INFINITY (Вселенная Космос Земля)

20 мая

Почему мы не проходим сквозь стены? Квантовая иллюзия твердости.

Атомы — это почти пустота?
Если рассмотреть любой предмет под мощным микроскопом, окажется, что он состоит из атомов. Удивительно, но атом — это в основном пустое пространство. Если представить атом гелия размером с Землю, его ядро будет не больше футбольного мяча, а электроны — крошечными точками где-то на орбите далеко за пределами атмосферы.
Почему мы не проходим сквозь стены? - 975299896651
Получается, что всё вокруг нас — столы, стены, наши собственные тела — на 99,9999% состоят из пустоты. Тогда почему мы не проваливаемся сквозь пол и не проходим сквозь стены? Почему, когда мы касаемся чего-либо, чувствуем твердую поверхность, а не просто пустоту?

Ответ кроется в странных законах квантовой механики и поведении электронов — тех самых крошечных частиц, которые «танцуют» вокруг атомных ядер.

Электроны — квантовые танцоры.
В школе нас учили, что электроны вращаются вокруг ядра, как планеты вокруг Солнца. Но на самом деле всё гораздо сложнее и интереснее. Электроны не движутся по четким траекториям — они существуют в виде «облаков вероятности», описываемых уравнением Шрёдингера.
Почему мы не проходим сквозь стены? - 975299913547
Можно представить электроны как рой пчел, которые хаотично мечутся, но в целом образуют определенную форму. Эти «танцы» электронов подчиняются строгим правилам:
* Принцип запрета Паули — два электрона не могут находиться в одном и том же квантовом состоянии.
* Электромагнитное отталкивание — электроны имеют отрицательный заряд и отталкиваются друг от друга.

Когда два атома сближаются, их электронные облака начинают перекрываться. Но поскольку электроны не могут занимать одинаковые состояния, им приходится «перепрыгивать» на более высокие энергетические уровни. Для этого требуется энергия — и чем сильнее сжатие, тем больше энергии нужно.
Почему мы не проходим сквозь стены? - 975299947851
Почему стена твердая?
Когда вы касаетесь стены, электроны в атомах вашей руки приближаются к электронам в атомах стены. Они не могут просто «провалиться» внутрь, потому что:

1. Электроны отталкиваются — как два одинаковых полюса магнита.
2. Нет свободных мест — все низкоэнергетические состояния уже заняты, и чтобы сблизиться, электронам пришлось бы перейти на более высокие уровни, что требует огромной энергии.
Ваши мышцы не могут создать столько энергии, поэтому вы чувствуете сопротивление — стену как твердый барьер.
Почему мы не проходим сквозь стены? - 975299988043
// Почему нельзя просто «протолкнуть» электрон? Если попытаться сблизить два атома (например, прижать палец к стене), их электроны вынужденно переходят на более высокие уровни, но для этого требуется огромное давление (как в недрах звезд). В обычных условиях наши мышцы не могут создать такую большую энергию — поэтому мы не проходим сквозь стены.//

А что насчет света?
Свет ведет себя похожим образом. Когда фотоны (частицы света) сталкиваются с атомами стены, электроны поглощают их энергию и перескакивают на более высокие уровни. Но почти сразу же они возвращаются обратно, испуская свет.

Именно поэтому:
1. Стена непрозрачна — свет не проходит сквозь нее, а поглощается и переизлучается.
2. Мы видим цвет — разные материалы поглощают и отражают свет по-разному, создавая цвета.

Иллюзия твердости.
Мир, который кажется нам плотным и твердым, на самом деле состоит из пустоты и невидимых квантовых взаимодействий. Мы не проваливаемся сквозь стены не потому, что атомы «твердые», а потому, что электроны отталкиваются и подчиняются законам квантовой механики.

Так что в следующий раз, когда вы обопретесь о стену, помните: вы чувствуете не твердую материю, а силу квантовых законов, которые не позволяют вам провалиться в пустоту атомов. И это, пожалуй, одна из самых удивительных иллюзий реальности!

Источник: ab-news....
#квантовая физика
•

Комментарии

  • вчера 05:24
    .
  • вчера 06:23
    А оно нам надо?!
  • вчера 14:59
    Т.е чисто теоретически, если создать вокруг объекта поле, которое исключит взаимодействие между электронами, то этот объект таки пройдет через стену. Электроны стены его просто "не заметят". Хотя думаю что объект для этого должен быть ну очень маленький.
  • вчера 16:11
    Можно поступить практически и гораздо проще...Надо просто пропустить через стену частицу электрически не заряженную (например нейтрон или нейтрино) и она спокойно пройдёт через неё даже не заметив...
  • вчера 16:38
    Это не столь интересно, романтизму нет
  • вчера 23:44
    Тогда головой об стену для романтизма.
  • 03:05
    Заинтересовала идея о прохождении объекта сквозь стену при условии, что мы каким-то образом отключим взаимодействие его электронов со стенкой. На первый взгляд, кажется, что это должно сработать: в классической физике электростатическое отталкивание — главная преграда. Но квантовая механика вносит свои коррективы! Даже без электростатического взаимодействия, объект всё равно будет подвержен квантовым эффектам, например, туннелированию. И вот тут всё зависит от размера объекта и его энергии. Для больших предметов вероятность пройти сквозь стену минимальна, а вот для очень маленьких частиц — на атомном уровне — она может быть довольно высокой. Так что просто "отключить" электроны — это слишком упрощённое представление. Нужно учитывать все квантовые нюансы, чтобы получить полную картину...
  • 05:43
    Фантазёры.
  • 10:30
    Фотография
  • 11:30
    Ну есть другой вариант, ослабить взаимодействие между атомами в кристаллической решетке стены на определённом участке и тогда объект пройдёт сквозь нее как через очень вязкое, но вполне проходимое вещество. Хотя тут тоже есть свои нюансы, как удержать кусок стены от расползания, но ни кто не говорил, что будет легко.