Квантовая механика против философской идеи абсолютной пустоты

TJНаука

Пустоты не существует: что находится между атомами и внутри них с точки зрения современной физики

Квантовая механика против философской идеи абсолютной пустоты.

Никита Логинов

1280
Одна из «фотографий» атомов в электронный микроскоп. Изображение Корнельского университета

В комментариях к одной новости пользователь TJ поинтересовался, что находится вокруг атомов. Все твёрдые и осязаемые тела состоят из вещества, собранного в атомах и молекулах, но между частицами есть пространство, в котором как будто бы ничего нет. Если следовать этой логике, то окажется, что и сами атомы состоят из пустоты.

Внутри атомов находятся электроны — точечные частицы, которые не имеют размеров, а ядро атома примерно в 10 тысяч раз меньше самого атома. Выходит, что любой атом почти целиком состоит из пустоты — почти всё вещество атома сосредоточено в его ядре. Ядро, в свою очередь, состоит из нейтронов и протонов, а они сложены из ещё более элементарных частей, которые называются кварками. И кварки тоже не имеют размеров — это просто точки.

1280
Примерно так атом выглядит на самом деле — миниатюрное ядро в центре электронного облака, а между ними как будто бы ничего нет. Скриншот с видео MEL Science

Подобные рассуждения исходят из неверных допущений. На самом деле пустоты не существует — на уровне микромира (одной триллионной доли миллиметра) есть как минимум три явления, которые делают размышления о пустоте бессмысленными.

Вещество не имеет чётких границ и вообще состоит из волн

Поведение молекул, атомов и отдельных частиц вроде нейтронов и протонов описывает квантовая механика со своими законами. Одно из основных правил квантовой механики — принцип неопределённости Гейзенберга. В вольной трактовке он звучит так:

Нельзя с одинаковой точностью узнать местонахождение частицы и её скорость. Чем больше определена скорость частицы — тем более размыто её местоположение, и наоборот.

Это ограничение фундаментально, оно не зависит от качества измерительных приборов. Чтобы как можно точнее определить скорость частицы — нужно пронаблюдать за ней какое-то время. В таких условиях о местоположении частицы можно сказать лишь «ну, её можно обнаружить где-то в этой области».

Принцип неопределённости — следствие двойственной природы любых частиц вещества. Тот же электрон — одновременно и частица, и волна. Как всякая волна, он «размыт» в пространстве. Поэтому в атоме его изображают не точкой, а целым облаком. Там, где яркость облака ниже — электрон находится реже, но вероятность его нахождения там никогда не равна нулю.

«Расплывчатость» микрочастиц это не допущение, продиктованное несовершенством научного оборудования, а фундаментальное свойство материи. Электрон — точечная частица, но только когда его зафиксировали (измерили). Пока электрон не зафиксирован — он «расплывается» как волна. Электрон не летает точкой где-то в этой волне — он и есть волна с неопределёнными границами и размерами.

Когда атомы собраны в молекулы, их электронные облака могут пересекать и перекрывать друг друга. Так что невозможно с уверенностью говорить о том, что между атомами — абсолютно пустое пространство. Там всегда может оказаться электрон. Принцип неопределённости может «забрасывать» его даже в самые «неудобные» области, просто вероятность этого крайне мала.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

10 примет времени, изменивших наш быт 10 примет времени, изменивших наш быт

Forbes представляет 10 самых ярких примет нашего времени

Forbes
Как общаться с пожилыми родителями? Как общаться с пожилыми родителями?

Как наладить взаимопонимание с пожилыми родителями и снять напряжение в семье?

Psychologies
Очарованный мезон поймали за превращением в свою античастицу Очарованный мезон поймали за превращением в свою античастицу

Физики обнаружили осцилляции типа «частица-античастица» состояний мезона

N+1
Российские ученые раскрыли секрет червей со сверхспособностями к регенерации Российские ученые раскрыли секрет червей со сверхспособностями к регенерации

Как червь из вод Белого моря может восстановить утраченную часть тела

National Geographic
После Полтавы: горе побеждённых После Полтавы: горе побеждённых

Триумф Петра I под Полтавой обернулся драмой для тысяч шведских солдат

Дилетант
Родила - и надела бикини! Как выглядят Перри, Шубская и другие звездные мамочки Родила - и надела бикини! Как выглядят Перри, Шубская и другие звездные мамочки

Многие модели и актрисы быстро вернулись в форму после того, как стали мамами

Cosmopolitan
Лауреаты премии Правительства Москвы молодым учёным 2020 года Лауреаты премии Правительства Москвы молодым учёным 2020 года

Нестандартный биосинтез, мюоны и грозы, и высокочастотные волны от реки

Наука и жизнь
Индейцы пуэбло невольно увеличили разнообразие растений в Юте Индейцы пуэбло невольно увеличили разнообразие растений в Юте

Американские археологи обнаружили 117 различных таксонов растений на 25 стоянках

N+1
Быстрее звука: как летчица Марина Попович проложила женщинам дорогу в реактивную авиацию Быстрее звука: как летчица Марина Попович проложила женщинам дорогу в реактивную авиацию

90 лет со дня рождения Марины Попович — летчицы-испытательницы 1-го класса

Forbes
От «Матрицы» до «Сноудена»: лучшие фильмы всех времен про хакеров и программистов От «Матрицы» до «Сноудена»: лучшие фильмы всех времен про хакеров и программистов

Список лучших картин о хакерах, программистах и системах безопасности

Playboy
«Братская могила» или отличная реклама: зачем в ресторанах постоянно проводят фестивали «Братская могила» или отличная реклама: зачем в ресторанах постоянно проводят фестивали

Кому и зачем нужны гастрономические фестивали

Forbes
Необычные способы заработать в кругосветном путешествии Необычные способы заработать в кругосветном путешествии

Делиться знаниями или сняться в кино – рассказываем, как подзаработать в дороге

National Geographic
В комплексе галло-римских храмов нашли многочисленные ритуальные дары В комплексе галло-римских храмов нашли многочисленные ритуальные дары

Археологи обнаружили во Франции хорошо сохранившиеся ритуальные сосуды

N+1
На сладкое На сладкое

Сахар и его заменители: ищем правильный баланс

Лиза
«Земля кочевников»: потерять все, чтобы найти себя «Земля кочевников»: потерять все, чтобы найти себя

«Лучший способ обрести свободу — стать тем, кого общество называет бездомными»

Psychologies
Не хочу бояться Не хочу бояться

Девушка, которую искалечил бывший муж, – о том, как научиться жить с протезом

Домашний Очаг
Умчи меня, олень Умчи меня, олень

Актриса Лена Тронина рассказала о прошлом и о планах на будущее

Elle
Керчомъя, плато Маньпупунер и Мутный Материк: 7 причин съездить в Коми Керчомъя, плато Маньпупунер и Мутный Материк: 7 причин съездить в Коми

Внутренний туризм: что можно увидеть в Коми за две недели отпуска

РБК
Ты прекрасна, спору нет: что ты должна знать о своем теле Ты прекрасна, спору нет: что ты должна знать о своем теле

16 аргументов, которые помогут полюбить свое тело

Cosmopolitan
Тихоходок и кальмаров отправят в путешествие на МКС Тихоходок и кальмаров отправят в путешествие на МКС

Ученые продолжают раскрывать секреты феноменальной выживаемости тихоходок

National Geographic
«Сахаров. Две жизни»: почему вам стоит посмотреть фильм о создателе водородной бомбы «Сахаров. Две жизни»: почему вам стоит посмотреть фильм о создателе водородной бомбы

«Сахаров. Две жизни» — байопик о пути академика Сахарова

GQ
Не повторяй! Чем опасны секреты стройности Кейт Миддлтон Не повторяй! Чем опасны секреты стройности Кейт Миддлтон

Фигура Кейт Миддлтон просто поражает! Но какой ценой она её добилась?

Cosmopolitan
«Я очень любила мужа»: самые трогательные снимки принцессы Дианы и Чарльза «Я очень любила мужа»: самые трогательные снимки принцессы Дианы и Чарльза

В начале семейной жизни принцесса Диана и принц Чарльз выглядели счастливыми

Cosmopolitan
Ретроны помогли создать новый инструмент для редактирования генома Ретроны помогли создать новый инструмент для редактирования генома

Инструмент оказался полезным для создания и анализа генетических вариантов

N+1
10 домашних растений, которые помогут привлечь любовь и богатство 10 домашних растений, которые помогут привлечь любовь и богатство

Какое растение стоит завести, чтобы притянуть в свою жизнь удачу и любовь?

Cosmopolitan
Какими были правила дорожного движения в дореволюционной России? Какими были правила дорожного движения в дореволюционной России?

Универсальную и всеобщую систему ПДД в России внедрили только в советское время

Культура.РФ
Императорский паланкин Императорский паланкин

Работы художника Яня Либэня стали эталоном придворного портретного искусства

Дилетант
Роль железа в организме: дефицит, избыток, источники Роль железа в организме: дефицит, избыток, источники

Все самое важное о железе в организме

РБК
Тверской квест Тверской квест

Компактная двушка, которую превратили в двухуровневый лофт

Идеи вашего дома
«Одни по купонам горшки лепили, другие — песни»: монолог владельца Resonant Arts, где записывают рэперов, Познера и Дудя «Одни по купонам горшки лепили, другие — песни»: монолог владельца Resonant Arts, где записывают рэперов, Познера и Дудя

Дмитрий Бабак за 10 лет смог сделать из убыточной студии прибыльный бизнес

VC.RU
Открыть в приложении