Микромир – удивительная вселенная, о существовании которой мы даже не задумываемся. Это миллиарды объектов настолько маленьких, что человеческий глаз не в силах рассмотреть их. Поэтому наблюдают за микромиром и изучают его законы исключительно ученые, вооруженные специальными приборами и инструментами. Но, несмотря на совершенно незначительные размеры, микроскопические тела и частицы очень активно влияют на нашу жизнь, являются ее непосредственной составляющей.
Предлагаем познакомиться с рядом интересных фактов о них.
Маленький, да удаленький
Мы знаем, что Вселенная бесконечна. Наш мозг с трудом способен постичь огромные расстояния между планетами, галактиками, звездами. Даже расстояние до Луны в 400 тысяч километров кажется непреодолимым, что уж говорить о Солнце, до которого целых 150 миллионов километров! И это только Солнечная система, а за ее пределами цифры приобретают такое количество нулей, что в голове не укладывается. Например, до туманности Андромеды придется преодолеть 25 квинтиллионов километров!
Такие гигантские просторы наполнены множеством интереснейших объектов. Но что может содержаться в микромире, который и не рассмотреть? Разве способен он удивить, заворожить, скрывать тайны и загадки? Казалось бы, ему негде. Однако любой ученый, знакомый с вопросом, скажет, как сильно ошибается тот, кто так думает.
Мы не будем углубляться в науку, просто немного подразним ваше воображение.
- Отсчитать 400 миллиардов песчинок – задача гораздо более сложная, чем разделить рис и гречку. Но если кто-то ее все-таки выполнит, ссыплет полученный результат в мешок и взвесит, получится примерно тонна песка! А если выложить все эти песчинки в ряд, он будет равен по длине земному экватору!
- Возьмите логарифмическую шкалу и отложите на одном ее конце самое большое расстояние Вселенной из всех, известных человеку, а затем на втором – самое маленькое. В этом случае ровно посередине окажется самая обыкновенная песчинка, чей диаметр составляет 0,1 миллиметра.
- Посмотрите на свой волос – его толщина в среднем колеблется между 50 и 70 микронами. Соответственно, чтобы получить один миллиметр, надо положить в ряд около двух десятков волосков. Теперь вернемся в мир большой и представим расстояние до Луны – чтобы выложить его волосами, надо вооружиться примерно восемью триллионами штук расходного материала. У одного человека на голове растет примерно 100 тысяч волосков, то есть, придется позаимствовать шевелюры у населения целой России! В этом случае, скорее всего, немножко даже останется.
- Обратим взор на бактерии. Они бывают разными, хотя все одинаково незаметны для человеческого глаза. Размеры их варьируются от 0,5 до 5 микрон. Чтобы такую красавицу можно было взять в руку, ее надо увеличить примерно в 100 тысяч раз. Если то же самое сделать с волосом, его диаметр получится равным целым пяти метрам!
- Давно стремитесь сбросить пару килограмм? А знаете ли вы, что примерно два килограмма из демонстрируемой весами цифры приходится на бактерий, обитающих в вашем теле. В общей сложности их насчитывается целый квадриллион! И это больше, чем количество клеток. Такой вот отдельный мир внутри нас.
- Еще один обитатель микроскопического мира – вирусы. Их разнообразие поражает воображение, как и разбежка в размерах, которая может составлять тысячи раз. Если перевести это в человеческий рост, то одни люди были бы высотой в сантиметр, а другие – в километр. Заметное расхождение, не так ли? А какой занимательной стала бы жизнь!
- Если взять среднюю длину вируса, то она составляет 100 нанометров. Теперь попробуем увеличить его до размеров ладони. И вуаля – бактерия в этом случае «разрастется» до метра, а вот диаметр волоса станет вообще огромным – целых 50 метров.
- Увидеть объекты, длина которых меньше 400 нанометров, невозможно. Дело в том, что это минимальная длина волны видимого света. Если объект уступает ей, то волна не может от него отразиться, огибает его и движется дальше.
- Исходя из этого, невозможно ответить на вопрос о том, как выглядит атом. И ни один микроскоп не будет достаточно хорош для того, чтобы продемонстрировать нам его во всей красе.
- Знаете, сколько понадобится вирусов, чтобы заменить песчинки, огибающие земной шар в пункте 1? Примерно 400 триллионов! Зато в одной «кучке» они легко уместятся на кончике пальца, а про вес можно даже и не заикаться.
- Возьмем молекулу воды. Ее замер около 3 на 10^(-10) метра. Представьте обычный старый добрый граненый стакан. В нем умещается около десяти септиллионов подобных молекул.
- Если взять кубический сантиметр земного воздуха, то в нем содержится три десятка квинтиллионов молекул. Абсолютное большинство из них – кислород и азот.
- Углерод – основа земной жизни. Его атом имеет размеры 3.5 на 10^(-10) метра. А вот водород еще меньше, примерно в десять раз. Сложно представить такие параметры. Возьмем малюсенькую крупинку соли (не кристалл, а то, что можно найти в пачках с пометкой «экстра»). В этой едва различимой частичке таится целый квинтиллион атомов!
- Впечатлились? А теперь увеличим такой атом до размеров ладони. Посмотрим на вирусы – они теперь по 300 метров в длину, бактерии – в три километра. Больше всего поражает волос – его диаметр стал 150- километровым. А это, на минуточку, даже повыше границы земной атмосферы.
- Перейдем к электрону. Его размеры – 5,5 фемтометра. Протона – 1,5 фемтометра. На расстоянии в метр уменьшается неисчислимое количество протонов – примерно столько, сколько составляет все население земных муравейников. Попробуем увеличить протон до размеров ладони. Теперь длина вируса уже 7.000 километров. Чтобы представить это расстояние, достаточно взглянуть на политическую карту – это как раз протяженность России от западной до восточной границы. Что же с волосом? Вообще нечто невообразимое – он теперь в диаметре в два раза превышает наше любимое Солнце.
- Кварк – фундаментальная частица, имеющая размеры около 10^(-19) — 10^(-18) метра. Однако о ее реальности спорят ученые, некоторые полагают лишь математической абстракцией.
- Можно посмотреть еще и на нейтрино. Разумеется, «посмотреть» — это условно, ведь увидеть их нельзя. Эти частицы легко и не встречая препятствий постоянно пролетают сквозь наши тела, дома и даже всю планету. Они в сотню раз меньше кварка, а если сравнить с протоном, то в миллиард. Попробуем увеличить нейтрино до размеров ладони – теперь диаметр протона равен десяти диаметрам Земли. А остальные вещи можно и не пытаться увеличить.
- Но есть ли какой-то предел у этого поразительного приближения? Нельзя же погружаться в микромир бесконечно. Ученые полагают, что да. Однако мельчайшие частицы будут примерно на одиннадцать порядков (или 100 миллионов раз) уступать в размерах тому же нейтрино. Это как если сравнить диаметр песчинки с планетой.
- Здесь мы сталкиваемся с понятием планковской длины – наименьшего показателя, признанного современной наукой. Кстати, сейчас ученые уже говорят о том, что это не предел.
- С этим минимумом связаны квантовые струны, чья длина около 10^(-35) метра. Крайне удивительные объекты, заслуживающие пристального внимания. В частности, их отличает одномерность – никакой толщины, как бы ни было сложно это представить. Попробуем увеличить квантовую струну, скажем, до размеров стандартного простого карандаша. В этом случае нейтрино превышает диаметр Солнца в семь раз, а вот атом водорода будет равен трем сотням Млечных Путей.
Как видно, микромир действительно удивителен, и людям еще предстоит постигать и постигать его тайны.
