В фантастических фильмах можно увидеть, как люди проходят сквозь стены, словно привидения. Но в реальном мире это невозможно. Атомы, которые являются строительными блоками материи, в основном состоят из пустого пространства. Крошечное ядро, которое примерно в 100 000 раз меньше всего атома, находится в центре, а электроны вращаются вокруг ядра на большом расстоянии. Почему же люди не могут проходить сквозь стены и почему же твердые тела кажутся такими твердыми? Существуют два принципа в физике, которые делают прохождение сквозь твердые материалы невозможным: электромагнитное отталкивание и принцип запрета Паули, передает eNews.
Особенность атома
Из чего состоит атом? Он состоит из крошечного ядра в центре, состоящего из протонов и нейтронов. Вокруг ядра на большом расстоянии вращаются электроны. Протоны имеют положительный заряд, а электроны – отрицательный. Поэтому эти частицы притягиваются друг к другу и атом удерживается в целостности.
Физик Рахим Хашмани из Висконсинского университета в Мадисоне, США, объясняет, что в квантовой механике электроны движутся не по окружности. Вместо этого они образует своего рода облако, которое называется облаком вероятности. Это облако показывает места, где электроны находятся с наибольшей вероятностью. Облако делает внешние части атома отрицательно заряженными.
Почему мы не можем пройти сквозь стену, хотя атомы почти полностью пустые?
Физик Стивен Ролстон из Университета штата Мэриленд говорит, что если человек попытается пройти сквозь стену, то атомы его тела увидят атомы в стене и оттолкнутся друг от друга. Это называется электромагнитным отталкиванием и похоже на сближение одинаковых полюсов магнита.
При прохождении сквозь стену электроны взаимодействуют с помощью электромагнитных волн. Эти волны являются частью сил, которые препятствуют перекрытию атомов и благодаря которым твердое вещество остается твердым и ощущается как твердое.
Но что, если атомы сблизить еще больше? Именно здесь вступает в действие принцип запрета Паули. Он гласит, что частицы, известные как фермионы, не могут находиться в одном и том же энергетическом состоянии или в одном и том же месте одновременно. Электроны являются фермионами.
По словам Хашмани, когда эти облака электронов начинают сближаться, они перекрываются, а это означает, что два электрона могут занимать одно и то же физическое пространство. Но согласно принципу запрета Паули, это невозможно.
Принцип запрета Паули и электромагнитное отталкивание не позволяют атомам занимать одно и то же физическое пространство. Без этих принципов физики твердое вещество, каким мы его знаем, не сохраняло бы свою форму. В жидкостях и газах атомы имеют больше свободы для перемещения, но действуют те же правила. Они просто не позволяют атомам перекрываться, но позволяют перемещаться.
В квантовой физике есть крошечная вероятность, что объекты могут проходить сквозь твердые тела
Даже если прохождение объектов друг сквозь друга практически невозможно, согласно квантовой механике технически существует крошечная вероятность того, что это может произойти.
Электроны не ведут себя как крошечные твердые шарики. Они также ведут себя как волны, и эти волны иногда могут преодолевать физические барьеры. Например, волна, представляющая частицу, сталкивается со стеной, для преодоления которой у частицы не хватает энергии. По словам Хашмани, в классической механике волна бы просто отскочила. Но в квантовой механике волна не останавливается внезапно. Вместо этого она начинает экспоненциально затухать, попадая в физический барьер. Если стена достаточно тонкая, то волна частично может находиться на другой стороне стены. Поскольку волна представляет вероятность того, где может находиться частица, существует крошечная вероятность того, что частица появится на другой стороне. Это называется квантовым туннелированием.
Какая вероятность того, что человек сможет пройти сквозь стену?
Тем не менее, по словам физиков, вероятность того, что человек пройдет сквозь стену целиком, фактически почти равна нулю. То есть это бесконечно маленькая вероятность.
Подписывайтесь на наш Telegram-канал https://t.me/enewsmd Много интересного: инсайды, заявления, расследования. Много уникальной информации, которой нет у других.
