Известная вселенная от атома

Вселенная — атом: возможно ли?

Считается, что границы наблюдения человека в космосе сейчас составляют примерно 93 миллиарда световых лет. Оставшиеся же масштабы вселенной нашему разуму пока не удается ни осознать, ни изучить. Тем не менее многие деятели науки сегодня считают, что наша галактика и прочие существующие в космосе тела помещаются лишь в пределы одного атома. Давайте разбираться, возможно ли это.

Согласно имеющимся у ученых сведениям, недоступные нашему взору просторы вселенной составляют в диаметре 20 триллионов световых лет, при этом подавляющую часть этого пространства занимают пустоты. Однако и они, и другие космические тела состоят из мельчайших частиц – атомов. Именно эти частицы являют собой материю, из которой соткано все наше мироздание: и огромные далекие планеты, и наша атмосфера, и мы – люди.

Атомы настолько малы, что даже самые современные микроскопы не позволяют сделать их подробный и четкий снимок, поэтому с уверенностью утверждать, что мы знаем о них все, было бы неправильно. На сегодняшний день мы не можем со стопроцентной точностью сказать, как выглядят эти частицы: воссоздание их наиболее полного образа происходит согласно всевозможным теоретическим данным. Впрочем, кое-что об атоме мы все-таки знаем: он состоит из еще более мелких частиц, таких как протоны, нейтроны, кварки и электроны. Также известно, что организм отдельно взятого взрослого представителя человечества состоит из порядка 7 октиллионов атомов.

В 1911 году Эрнест Резерфорд впервые обнародовал свою «Планетарную модель атома», созданную им на основании результатов эксперимента Гейгера и Марсдена по рассеиванию альфа-частиц в тонкой золотой фольге. Этот знаменитый британский физик представил строение атома как положительно заряженное ядро, сосредоточившее в себе почти всю массу частицы, вокруг которого вращаются электроны. Согласитесь, весьма похоже на устройство нашей солнечной системы. Именно эта структура заставила ученых впервые задуматься над теорией микро-вселенной.

Чтобы эта теория не казалась вам слишком уж фантастичной, следует задуматься о том, насколько относительны размеры любого существующего в мире объекта. К примеру, муравьи и другие насекомые кажутся нам нереально маленькими. А что же они думают о нас? Понимают ли, что живут в мире гигантов? Вероятнее всего, нет, ведь наш мир не пропорционален их размерам. Возможно, что их разум даже неспособен осознать людей как живых существ, каким-либо образом оказывающих влияние на их существование.

То же самое и с нами: по сравнению со многими другими космическими объектами, к примеру, галактиками, наш мир не просто крошечный – он незаметен. Отсюда напрашивается вывод: предположение, что наша реальность находится на субатомном уровне какой-либо иной вселенной, существующей на уровне атомов, вполне логично. Еще один аргумент данной теории звучит следующим образом: абсолютно все объекты в мире, будь то один из этих космических гигантов или еда, находящаяся в вашей тарелке, состоят из одного и того же «строительного материала».

Если верить, что вселенная – всего лишь атом другого мира, вполне возможно, что астрономы, биологи и физики, изучающие, казалось бы, разные сферы науки, занимаются на самом деле одним делом: один, наблюдая в телескоп скопления галактик, оставшиеся – задумываясь над строением живой клетки и атома. Кто знает, возможно, руководствуясь этим подходом, мы сможем лучше понять мир, в котором живем, и даже защититься от реальных космических угроз.

Источник

Известная вселенная от атома

Войти

Авторизуясь в LiveJournal с помощью стороннего сервиса вы принимаете условия Пользовательского соглашения LiveJournal

Теория вселенной в атоме (начало)

Теорию о «матрешечных» вселенных предложил М.А. Марков, отталкиваясь от некоторых выкладок в теориях А.А. Фридмана. Также эту идею поддержал английский ученый Роджер Пенроуз.

Еще два с половиной тысячелетия назад философы стали задаваться вопросом: что будет, если дробить вещество все мельче и мельче? Есть ли пределы дробления и каковы наименьшие размеры вещества? Это была, пожалуй, одна из самых трудных, поистине головокружительных проблем.

Пока философы спорили, физики дробили материю на все более мелкие частицы. Вещество — на молекулы, молекулы — на атомы, атомы — на ядра и электроны, ядра — на протоны, нейтроны и другие элементарные частицы.

Сейчас физики хотят ввести еще более мелкие сущности — кварки. Правда, никто пока еще не знает, существуют ли кварки на самом деле. Но ученым очень хочется, чтобы они существовали. Кварки ныне единодушно признаны «истинными» кирпичиками, из которых сложено мироздание. Однако можно не сомневаться: если кварки будут «пойманы», то их тут же попытаются разложить на субкварки, те — на.

Это бесконечное деление напоминает куклу-матрешку. Разнимаешь ее — там оказывается матрешка поменьше, и так далее. Но должна же быть последняя матрешка, которую уже нельзя разнять. Или, может быть, не должна?

Эта игра в матрешки хоть кого заведет в тупик. В самом деле, если последней матрешки нет, если процесс деления бесконечен, то мы никогда не узнаем, как устроен мир. С таким выводом нелегко согласиться. Но еще труднее свыкнуться с тем, что делимость вещества на каком-то этапе должна прекратиться. Значит, дойдя до последней матрешки, мы исчерпаем все свойства мира? Чепуха, скажет философ, процесс познания бесконечен.

Таким образом, строгая логика матрешек завела нас вроде бы в тупик. Есть ли из него выход?

Здравый смысл говорит нам: если мы разрежем яблоко пополам, то каждая половина будет в два раза меньше и легче целого плода. Сложим обе половины — и снова получим яблоко. И не может быть такого, чтобы каждая половинка весила больше целого яблока.

В макромире действительно такого быть не может, а вот в мире элементарных частиц. Разнимая матрешки до все более мелких частиц, физики вдруг обнаружили нарушение закона сохранения массы. Оказалось, что масса целой частицы всегда. меньше суммы масс частиц, ее составляющих.

Впрочем, физиков это не очень-то удивляет. Еще А. Эйнштейн показал, что масса и энергия эквивалентны. (Энергия Е = mс^2, где m — масса, а с — скорость света.) Значит, дефект масс (масса ядра гелия, к примеру, на 1 % меньше суммы масс двух протонов и двух нейтронов, составляющих это ядро; этот дефект масс и лежит в основе термоядерных превращений, с которыми энергетика связывает большие надежды) восполняется выделением соответствующего количества энергии, и никаких нарушений законов сохранения, лежащих в основе физики, не происходит.

Приведем еще один яркий пример парадоксов микромира. Протон, как сейчас полагают, состоит из трех кварков. А масса каждого кварка, по расчетам, во много раз превышает массу протона! Поэтому из 1 грамма кварков, будь они у нас в руках, можно получить лишь 0,05 грамма протонов Остальные 95% массы кварков выделяются в виде энергии.

Несложные подсчеты, основанные на соотношении Эйнштейна, показывают: при «утилизации» грамма кварков человек смог бы высвободить громадную энергию, эквивалентную сжиганию 2500 тонн нефти!

Может ли слон залезть в кастрюлю? Странный, казалось бы, вопрос. Но разве не столь же странно положение «толстых» кварков, втиснутых в чрево «худенького» протона? А ведь это в мире микрочастиц совсем не исключение, а правило.

Вот и получается: в микромире вместо старого принципа «большое состоит из малого» действует противоположный закон — «малое слагается из большого»! Может быть, тут и следует искать решения «матрешечной» проблемы?

В каждой частице, какой бы малой она ни была, «есть города, населенные людьми, обработанные поля, и светит солнце, луна и другие звезды, как у нас». Греческий философ Анаксагор утверждал это в V веке до нашей эры.

Трудно согласиться с подобными утверждениями. Здравый смысл, весь наш чувственный, житейский опыт противится. В жизни наш удел — малые скорости, ничтожно малые по сравнению со скоростью света, и массы вещества, в неизмеримое число раз превышающие массу атомов и исчезающе малые по сравнению с массами звезд.

Да, меру огромного дает нам космос. Даже невооруженным глазом можно различить на всем (оба полушария) небе 6 тысяч звезд. Но это число начинает бешено расти, если наше зрение усилить астрономическими трубами, оптическими телескопами, радиотелескопами.

Тут уж в одном лишь Млечном Пути человеку удалось бы различить, как показывают оценки, примерно 200 миллиардов звезд. Надо еще учесть, что галактик, подобных нашей, в космосе, утверждают астрономы, можно насчитать до 10 миллиардов. Неудивительно поэтому, что для нас малое — это атом, а большое — «толщи» вселенной. И по старинке мы упрямо строим большое из малого. Пока так думает большинство людей. И только немногие — ученые, поэты, философы, мечтатели — восставали и восстают против «упрямой» очевидности.

Скажем, некоторые биологи полагали, что яблочное семечко заключает в себе крошечную яблоню — целое дерево с плодами, внутри которых опять-таки находятся еще более крохотные яблоньки. И так до бесконечности.

Подобной игре воображения предавались и физики. Когда Нильс Бор в начале нашего века объяснял планетарную модель строения атома, ход его мысли был таков: электроны — планеты атомной системы — населены чрезвычайно малыми живыми существами, которые возводят свои домики, обрабатывают свою почву и изучают свою атомную физику. А на каком-то этапе они обнаруживают, что и их атомы также являются маленькими планетными системами.

А русский поэт Валерий Брюсов в начале нашего века в стихотворении «Мир электрона» писал:

Источник

National Geographic Известная Вселенная От Атома до Космоса

Научный фильм от National Geographic из цикла “Известная Вселенная”. Данная серия называется “От Атома до Космоса” и как вы уже успели понять, речь пойдет об основных “строительных блоках” во Вселенной – об атомах, ведь из них состоит все и даже мы. Также мы наглядно сможем увидеть насколько громадна наша Вселенная. Незабываемое путешествие от микромира до макромира оставит неизгладимое впечатление после просмотра. Давайте вместе убедимся насколько огромна наша Вселенная и убедимся в невообразимых размерах космоса и космических объектов. Благодаря наглядной картины необъятности Вселенной, можно легко понять какие же мы люди ничтожные в этом огромном мире.

Другие новости космоса на нашем сайте:

Есть 1 комментарий. »

С самого детства вглядывалась в небо.Оно было тем,что больше всего меня привлекало в этой жизни.Я могла часами,не отрывая взгляд,смотреть на ночное небо…Но когда я начинала размышлять о том,ЧТО? за всем тем,что называется Вселенной…-мой разум сжимался от ответа-НИЧЕГО. Все те вопросы,которыми задавались ученые в этом фильме,я задавала себе, НО я нашла ответ,ведь истина была рядом всегда.Удивительно,что люди ,обладающие такими знаниями,относят все к “НЕЛЕПОЙ СЛУЧАЙНОСТИ”,обманывая самих себя,и не отдавая должное Творцу,который соразмерил все так ИДЕАЛЬНО.Между всеми этими глубокими размышлениями о сути Вселенной,СПРАВЕДЛИВО было бы задаться вопросом-“Может ли подобная ТОЧНОСТЬ,непокалебимая,не нарушающаяся не год,не века,а с самого сотворения земли и гораздо раньше,оказаться результатом “нелепой случайности”? И спасибо за хороший фильм.

Comment by zritel — 28 Май 2014 #

Комментировать

Авторские права © 2021 Наша Вселенная Все права защищены.

Источник

Сколько атомов во Вселенной?

Не секрет, что вселенная — чрезвычайно обширное место. То, что мы можем наблюдать (известное как «известная вселенная»), оценивается примерно в 93 миллиарда световых лет. Это довольно внушительное число, особенно если учесть, что это только то, что мы наблюдали до сих пор. И учитывая огромный объем этого пространства, можно было бы ожидать, что количество вещества, содержащегося в нем, будет столь же впечатляющим.

Но что интересно, именно когда вы смотрите на этот вопрос в самых маленьких масштабах, цифры становятся самыми ошеломляющими. Например, считается, что в нашей наблюдаемой вселенной существует от 120 до 300 секстиллионов (то есть от 1,2 x 10 2 до 3,0 x 10 2) звезд. Но при ближайшем рассмотрении в атомном масштабе цифры становятся еще более немыслимыми.

На этом уровне считается, что в известной наблюдаемой вселенной существует от 10 78 до 10 82 атомов. С точки зрения непрофессионала, это получается между десятью квадриллионными атомами вининтиллиона.

И тем не менее, эти цифры не совсем точно отражают, сколько материи действительно может вместить вселенная. Как уже говорилось, эта оценка учитывает только наблюдаемую вселенную, которая достигает 46 миллиардов световых лет в любом направлении, и основана на том, где расширение пространства охватило самые отдаленные наблюдаемые объекты.

История Вселенной начинается с Большого взрыва.

Немецкий суперкомпьютер провел симуляцию и оценил, что в пределах диапазона наблюдения существует около 500 миллиардов галактик, более консервативная оценка оценивает их в 300 миллиардов. Поскольку число звезд в галактике может доходить до 400 миллиардов, то общее число звезд вполне может быть около 1,2 × 10 23 — или чуть более 100 секстиллионов.

В среднем каждая звезда может весить около 10 35 грамм. Таким образом, общая масса будет около 10 58 граммов (это 1,0 x 10 52 метрических тонн). Поскольку известно, что на каждый грамм вещества приходится около 10 24 протонов или примерно одинаковое количество атомов водорода (поскольку один атом водорода имеет только один протон), то общее число атомов водорода будет примерно 10 86 — иначе. сто тысяч квадриллионов вигинтиллионов.

В пределах этой наблюдаемой вселенной это вещество равномерно распространяется по всему пространству, по крайней мере, при усреднении по расстояниям, превышающим 300 миллионов световых лет. В меньших масштабах, однако, наблюдается образование материи в пучки иерархически организованной светящейся материи, с которой мы все знакомы.

Короче говоря, большинство атомов сконденсировано в звезды, большинство звезд сконденсировано в галактики, большинство галактик — в скопления, большинство скоплений — в сверхскопления и, наконец, в структуры самого большого масштаба, такие как Великая стена галактик (или Великая стена Слоана ), В меньшем масштабе эти скопления пронизаны облаками пылевых частиц, газовыми облаками, астероидами и другими небольшими скоплениями звездного вещества.

Представление временной шкалы Вселенной за 13,7 миллиардов лет и последующего расширения Вселенной. Предоставлено: НАСА / Научная команда WMAP.

Наблюдаемое вещество Вселенной также распространяется изотропно; Это означает, что ни одно направление наблюдения не отличается от любого другого, и каждая область неба имеет примерно одинаковое содержание. Вселенная также омывается волной высокоизотропного микроволнового излучения, которое соответствует тепловому равновесию примерно 2,725 Кельвина (чуть выше абсолютного нуля).

Гипотеза о том, что крупномасштабная вселенная однородна и изотропна, известна как космологический принцип. Это говорит о том, что физические законы действуют равномерно по всей вселенной и, следовательно, не должны приводить к заметным нарушениям в крупномасштабной структуре. Эта теория была подкреплена астрономическими наблюдениями, которые помогли наметить эволюцию структуры вселенной, так как она была первоначально заложена Большим взрывом.

Текущий консенсус среди ученых состоит в том, что подавляющее большинство материи было создано в этом событии, и что расширение Вселенной с тех пор не добавило новую материю в уравнение. Скорее, считается, что то, что происходило в течение последних 13,7 миллиардов лет, было просто расширением или рассеянием первоначально созданных масс. То есть, во время этого расширения не было добавлено никакого количества вещества, которого не было в начале.

Однако эквивалентность массы и энергии Эйнштейном представляет небольшое усложнение этой теории. Это является следствием специальной теории относительности , в которой добавление энергии к объекту увеличивает его массу постепенно. Между всеми слиянием и делением атомы регулярно превращаются из частиц в энергии и обратно.

Плотность атомов больше слева (начало эксперимента), чем 80 миллисекунд после симулированного Большого взрыва. Предоставлено: Чен-Лунг Хунг.

Тем не менее в больших масштабах общая плотность вещества во Вселенной остается неизменной во времени. Присутствует плотность наблюдаемой Вселенной оценивается как очень низкая — примерно 9,9 × 10- 30 грамм на кубический сантиметр. Эта массовая энергия состоит из 68,3% темной энергии, 26,8% темной материи и только 4,9% обычной (светящейся) материи. Таким образом, плотность атомов составляет порядка одного атома водорода на каждые четыре кубических метра объема.

Свойства темной энергии и темной материи в значительной степени неизвестны и могут быть равномерно распределены или организованы в сгустки, подобные нормальной материи. Тем не менее считается, что темная материя тяготеет, как обычная материя, и, таким образом, работает, чтобы замедлить расширение Вселенной. Напротив, темная энергия ускоряет свое расширение.

Еще раз, это число — приблизительная оценка. Когда используется для оценки общей массы Вселенной, она часто не соответствует тому, что предсказывают другие оценки. И, в конце концов, мы видим лишь меньшую часть целого.

Источник