Материя не существует — она происходит

В наши дни всякий образованный человек знает кое-что из атомной физики о внутреннем строении вещества из атомов и молекул.

Но, зная эту теорию, мы не всегда способны осознать, что карандаш в руке, книга перед глазами, вещество отдельной буквы — все это сложено из бесчисленного множества атомов, частиц столь малых, что ряд из десяти миллионов атомов без промежутков прикроет лишь один миллиметр.

Если бы у нас было столько кирпичей, сколько атомов в одном кубическом сантиметре воздуха, мы могли бы покрыть ими всю земную поверхность на высоту 180 метров. Или будь у нас столько же атомов водорода, сколько капель воды во всех земных морях, то все вместе эти атомы весили бы лишь 50 граммов.

4. Каждый отдельный атом — это крохотное, хитрое устройство с положительно заряженным ядром в центре и отрицательными электронами, кружащимися по орбитам вокруг ядра. Диаметр атомного ядра водорода составляет около одной стотысячной всего атома. На рис. 10 изображен атом водорода с ядром, для наглядности увеличенный в тысячу раз относительно реальных пропорций атома. Следовательно, ядро и электроны занимают лишь малую часть атомного объема, а остальное — пустое пространство. Тут невольно напрашивается сравнение с солнечной системой: Солнце и планеты занимают ничтожную долю объема той части мирового пространства, где они движутся.

Рис. 10. Атом водорода состоит из ядра и одного электрона на орбите. На этом рисунке ядро увеличено в 1000 раз по сравнению с истинными пропорциями ядра и всего атома.

Планетарную модель атома первым предложил физик Эрнст Резерфорд. Он направил поток альфа-частиц (ядер гелия), испускаемых радиоактивным элементом радием, на металлическую фольгу толщиной в несколько сотых долей миллиметра. Оказалось, что большинство альфа-частиц прошло сквозь фольгу почти без помех — будто бы ее и не было. Только некоторые частицы, проходя фольгу, заметно отклонились.

Объяснением должно служить то, что эти отклонившиеся альфа-частицы столкнулись с небольшими массивными объектами — атомными ядрами. Прочие же, чьи траектории не показали значительных отклонений, могли столкнуться только с легкими электронами, отбрасывая их прочь своей в семь тысяч раз превосходящей массой.

Дальнейшие исследования показали, что атомные ядра отдельных элементов состоят из различных количеств элементарных частиц — протонов и нейтронов. С этого начались непрекращающиеся открытия новых элементарных частиц.

Все, что мы зовем материей,— предметы, с которыми мы сталкиваемся каждый день, столь твердые, массивные и плотные,— на деле, в основном, оказалось пустотой. Если вообразить, что из одного кубометра железа удалена вся пустота, то оно должно сжаться в кусок, объемом менее одной десятитысячной кубического миллиметра. Но поскольку масса атомов сосредоточена в ядрах, этот крошечный кубик будет весить около восьми тонн. Его плотность составит 140 биллионов г/см³. Но и это меньше плотности нейтронной звезды (см. раздел «Космос»). Что касается нас самих, то немного осталось бы от наших тел, не будь они заполнены внутриатомным пространством,— разве только малая пылинка, еле видная под лупой.

Изучая Вселенную, современные астрономы пользуются еще и радиоволнами, поступающими из космических источников, так называемым радиошумом. У него разные причины, среди которых возможны даже столкновения звездных систем (галактик).

Такие столкновения вовсе не ведут к соударению отдельных звезд. Галактики настолько просторны, что, сталкиваясь, проходят друг друга насквозь так, что отдельные звезды не задевают друг друга. Между звездами остаются промежутки во много световых лет.

Мы уже указывали, что и атомы устроены столь же просторно. Однако нас не удивляет, что взяв бутылку и метнув ее в бетонную стену, мы не найдем ее целой с обратной стороны. Мы достаточно опытны, чтобы знать, что так не бывает. Причина тому — не нехватка простора для отдельных частиц, атомных ядер и электронов, составляющих данный предмет. Между ними довольно пространства, чтобы предметы без помехи проходили друг сквозь друга. Когда два

предмета сшибаются, это невозможно объяснить столкновением их элементарных частиц. Причина не в этом. Особые атомные силы не допускают слишком тесного сближения частиц и тем исключают сквозное взаимопрохождение объектов.

Следовательно, есть возможность вообразить себе два разных мира в пределах одного пространства и времени, вполне реальных, со своими горами, долинами, реками, лесами и людьми, из которых один свободно проходит сквозь другой, и ни один из них «не знает» о другом. Но лишь при одном условии: атомные силы в материале обоих миров не будут взаимодействовать.

Человек не может изменить эти внутриатомные силы. Но стоит заметить, что нейтроны, лишенные заряда и участвующие в построении атомных ядер, гораздо меньше, чем другие атомные частицы (то есть протоны и электроны), они подвержены действию атомных сил, кроме тех случаев, когда им доводится попасть прямо в ядро. С какой-то призрачной легкостью нейтроны проникают сквозь толстые слои материи. Именно они, не имеющие заряда и летящие со скоростью света, замечательны своей немыслимой проникающей способностью. Нейтрон может пролететь сквозь тысячи километров вещества без задержки.

Ядра некоторых радиоактивных элементов испускают электроны. При некоторых других процессах электроны могут усваиваться атомами. Размеры электрона, однако, не позволяют ему поместиться внутри атомного ядра. Следовательно, когда электрон испускается ядром, он должен возникнуть в этот самый момент. Соответственно он должен исчезнуть как таковой в момент его усвоения атомным ядром.

Мы составили представление об обширных пустых пространствах в мире атомов. Но когда речь заходит об элементарных частицах, составляющих атомы, о протонах, нейтронах и электронах, мы могли бы подумать, что тут-то, наконец, нашлось что-то конкретное, что-то существенное, какие-то мельчайшие, неизменные, определенные частицы, которые и определяют свойства материи.

Однако мы не можем сказать, что такое эти частицы — если они вообще существуют. Понятие частицы, как небольшого скопления, состоящего из чего-то, ни в коем случае не должно переноситься в атомный мир из нашего макросмического опыта.

Путем углубленных ядерных исследований, физики неизбежно пришли к отказу от представления о материи, как о чем-то субстанциональном. Материя — энергия, силовые поля, волны, колебания, нечто постоянно изменяющееся, но никак не субстанция. Материя не существует, она происходит. И физик не может сказать, откуда взялась материя со всеми ее свойствами. Это вне его разумения. Именно тут положен предел нашим знаниям и нашим способностям. Но все же практически полезно держаться представлений о материи, состоящей из атомных частиц.

Поиск по сайту: