مطالب علمی

اندازه یک اتم به موقعیت میانگین قرارگیری الکترون‌هایش بستگی دارد، در واقع میزان فضایی بین هسته و پوسته بیرونی بدون مرز اتم، اندازه اتم را تعیین می‌کند. هسته‌ها حدود ۱۰۰ هزار بار کوچک‌تر از اتمی هستند که درون آن قرار دارند. اگر هسته اندازه یک بادام زمینی باشد، اتم آن اندازه‌ی یک استادیوم بیسبال است. اگر تمام فضای خالی داخل اتم را از دست بدهیم، به اندازه ذره‌های گرد و غبار می‌شویم و کل انسان‌‎ها را می‌توان در یک حبه قند جا داد.

این همه جرم ما از کجا آمده است؟

در واقع بیشترین بخش بدن انسان را انرژی تشکیل داده‌ است. در یک سطح بسیاری بنیادی، همه‌ی ما از اتم‌هایی ساخته شده‌ایم که به نوبه خود از الکترون، پروتون و نوترون تشکیل شده‌اند. و در سطحی حتی اساسی‌تر، پروتون‌ها و نوترون‌ها که بخش عمده‌ای از جرم ما را تشکیل داده‌اند، از ذرات بنیادی سه گانه‌ای به نام کوارک ساخته شده‌اند. اما جرم این کوارک‌ها تنها درصد بسیار کوچکی از جرم پروتون و نوترون را تشکیل می‌دهد، و گلوئونها که این کوارک‌ ها را در کنار هم نگه می‌دارند، کاملا بدون جرم هستند. بسیاری از دانشمندان براین باورند که تقریبا کل جرم بدن ما از انرژی جنبشی کوارک‌ ها و انرژی پیوندی گلوئون‌ها ناشی می‌شود، بنابراین اگر تمامی اتم‌های جهان تقریباً به طور کامل از فضای خالی تشکیل شده‌اند، چرا اشیا جامد به نظر می‌رسند؟ چرا اشیا را به صورت چیزهای سخت احساس می‌کنیم؟ شاید این ایده که اتم‌های خالی در کنار یکدیگر متراکم شده و بدن‌ انسان،‌ ساختمان‌ها و درختان را تشیل می‌دهند، کمی گیج‌کننده باشد. اگر اتم‌ها بیشتر از فضای خالی تشکیل شده‌باشند،‌ چرا انسان نمی‌تواند مانند ارواح خیالی از میان دیوار یا در عبور کند؟ چرا دست‌های ما به جای اینکه از هم عبور کنند، به‌هم مالیده می‌شوند؟

فضای خالی آیا واقعا تهی است؟

 

فضا هیچ‌وقت واقعاً خالی نیست. در واقع پر از چیزهایی مثل تابع موج و میدان‌های کوانتومی نامرئی است. فضای خالی درون اتم‌ها را می‌توان به یک فن با تیغه‌های چرخان تشبیه کرد. زمانی که فن در حال چرخیدن نیست، شما می‌توانید بگویید، قسمت زیادی از داخل فن فضای خالی است. با خیال راحت می‌توانید دست خود را در فضای خالی بین پره‌های فن بگذارید، اما وقتی پنکه روشن است، قضیه فرق دارد. اگر ما دستمان را درون فضای خالی پنکه روشن کنیم، پره‌های آن به دست ما آسیب می‌رسانند.

ما تاکنون چیزی را به صورت واقعی لمس نکرده‌ایم

الکترون‌ها در واقع هیچ حجمی ندارند، بلکه چیزی به نام تابع موج دارند که بخش بزرگی از اتم را در اشغال خود در آورده‌ است. و از آنجایی که مکانیک کوانتوم علاقه زیادی به گیج‌‌کننده بودن و عجیب بودن دارد، الکترون‌های بدون حجم همزمان در تمامی فضای اتم حضور دارند و در فضای اتم حضور پیدا می‌کنند. پره‌های فن هم شبیه به الکترون در اطراف اتم در حال حرکت‌اند و حجمی از فضا را با توابع موجی اشغال کرده‌اند. در حقیقت شما تاکنون هرگز چیزی را در زندگی‌تان لمس نکرده‌اید. زمانی که انسان جسمی را لمس می‌کند، آنچه احساس می‌کند اتم‌های آن جسم نیست، بلکه نیروهای الکترومغناطیسی الکترون‌های بدن است که درحال راندن الکترون‌های جسم لمس شده‌است. بنابراین بدن شما در واقع مجموعه گمراه‌کننده‌ای از فضاهای خالی بر روی سیاره خالی در جهانی خالی است.