«На субатомном уровне вы постоянно танцуете»: отрывок из книги «Вкус Солнца»

Этот прекрасно иллюстрированный гид по чудесам нашего мира — от атомов и микробов до черных дыр и парада планет — привьет интуитивное понимание природных законов даже стопроцентным гуманитариям. Каждое явление автор описывает с любовью, передавая читателю свое глубокое чувство сопричастности с законом Вселенной.

Люди склонны думать, что мы тут главные, хотя на самом деле мы ничего особенного из себя не представляем.

Большую часть массы атома составляет его ядро, однако оно занимает очень мало места, и 7 миллиардов миллиардов миллиардов атомов, составляющих наши тела, вместе со всеми остальными атомами во Вселенной, на самом деле пусты на 99,9999999%.

Вернее, не совсем пусты — не в том смысле, который мы в это слово вкладываем. Это пространство заполнено электронами, которые отказываются слишком сильно друг к другу приближаться, а также волновыми функциями, невидимыми квантовыми полями и идеями, которые слишком велики, чтобы изложить их на одной странице. Если убрать это «пространство», то вы бы уместились в куб размером менее 1/500 сантиметра в ширину.

Ядро примерно в 100 тысяч раз меньше всей структуры атома — настолько, что напоминает муху внутри собора. Вокруг ядра — облако электронов, которые в учебниках по физике часто изображают в виде маленьких сфер, равномерно и прозаично окружающих ядро. В действительности электроны больше похожи на гигантский рой птиц: движения отдельных птиц не разобрать, но мы можем видеть всю стаю в движении.

То, что делают электроны, проще всего сравнить с танцем, причем это отнюдь не неловкий или странный танец: они выполняют прекрасную последовательность фигур и па, которые были заложены одним математическим уравнением, названным в честь австрийского физика Эрвина Шрёдингера, который проделал необычайную работу в области квантовой теории. Эти танцевальные шаги различаются, а электроны никогда не устают. При этом не найдется и пары электронов, выполняющих одни и те же движения, — это явление называется «принципом исключения».

Похоже, на субатомном уровне вы постоянно танцуете — это может заставить вас задуматься в следующий раз, когда вы почувствуете, что в состоянии лишь застенчиво покачиваться или переминаться с ноги на ногу, глядя в пол. Но не будем забывать, что каждый год в вашем теле 98% атомов меняются на новые, так что, возможно, не стоит к ним слишком привязываться.