There is no spoon, Петька!

— Котовский понял, что формы нет. Но вот что воска нет, он не понял.
— Почему его нет?
— А потому, Петька — слушай меня внимательно — потому что и воск, и самогон могут принять любую форму, но и сами они — всего лишь формы.
— Формы чего?
— Вот тут и фокус. Это формы, про которые можно сказать только то, что ничего такого, что их принимает, нет. Понимаешь? Поэтому на самом деле нет ни воска, ни самогона. Нет ничего. И даже этого «нет» тоже нет.
Секунду мне казалось, что я балансирую на каком-то пороге, а потом я ощутил тяжелую пьяную тупость. Мысли вдруг стали даваться мне очень тяжело.
— Воска нет, — сказал я. — А самогона ещё полбутылки.
Чапаев мутновато поглядел на стол.
— Это верно, — сказал он. — Но если ты все же поймешь, что его тоже нет, я тебе с груди орден отдам. А пока я его тебе не отдам, мы с тобой отсюда не выйдем.

«Чапаев и Пустота», Виктор Пелевин.
Первая остановка

Задумывались ли вы о природе вселенной, смерти, жизни, материи и вообще?

Вы же наверняка в седьмом классе школы проходили планетарное строение атома? Ну, кто забыл, то напоминаю, что атом состоит и ядра (протоны и нейтроны, а те из ещё более мелких, но об этом как-нибудь потом) и электронов, летающих по орбите вокруг ядра. Количество электронов и масса ядра зависят от того, какой химический элемент мы рассматриваем. Проще всего строение у водорода, у него только один электрон.

Пощупайте любой предмет, правда, твёрдый?
Но на самом деле вы трогаете пустоту (ну или чистую энергию, электромагнитное излучение, но об этом тоже как-нибудь потом).

Так вот, вернёмся к атому водорода. 
Если посмотреть на атом водорода в масштабе, увеличить его во много миллиардов раз, то протон будет размером с горошину, и орбита электрона окажется тогда радиусом с футбольное поле. (Про то, какой электрон на самом деле – в следующем посте).

А что же между ними? 
А ничего, пустота. Ну, или энергия, которая удерживает электрон на орбите ядра.

Таким образом, весь окружающий нас мир, (да и мы сами) состоим из пустоты.

Нас нет. И в то же время мы есть. 
Но мы бессмертны. 
То, чего нет – не может умереть.

Вторая остановка

Возьмем атом водорода: один протон и один электрон на его орбите.

Радиус атома водорода — это как раз радиус орбиты его электрона. В природе он равен 53 пикометрам, то есть 53×10^-12 метра, мы же хотим увеличить его до 30×10^-2 метра — где-то в 5 миллиардов раз.

Диаметр протона (то есть, нашего атомного ядра) — 1.75×10^−15 м. Если увеличить его до желаемых размеров, он окажется размером 1×10^−5 метра, то есть одна сотая миллиметра. Это неразличимо неворуженным взглядом.

Увеличиваем протон сразу до размеров горошины. Орбита электрона окажется тогда радиусом с футбольное поле.

Электрон увидеть не выйдет. Никакой шарик вокруг атомного ядра летать не будет, «орбита» электрона представляет собой лишь область, в разных точках которой электрон может находиться с разной вероятностью. Можно представить это себе как сферу диаметром со стадион вокруг нашей горошины. В случайных точках внутри этой сферы возникает и моментально пропадает отрицательный электрический заряд. Причем, делает это настолько быстро, что даже в любой отдельно взятый момент времени говорить о его конкретном расположении не имеет смысла… да, это непостижимо. Проще говоря, это никак не «выглядит».

В-общем, электрона тоже нет. 
Хотя это и частица, которая имеет свои размеры (иногда, но про это отдельно). Это излучение. 
Ну или просто вероятность. То есть, он вроде где-то тут, но его нет.

ПУСТОТА.

Третья остановка

А теперь про относительные размеры.

Электрон. 
Он маленький. Совсем. Очень. Его диаметр – 0,0000000000004 см. То есть, нужно выложить в ряд 25 000 000 000 000 (25 триллионов) е, что бы получилась линия в 1 см. Ещё он лёгкий. И весит он… Ну да, да, вообще ничего не весит) 0,00000000000000000000000000091 гр, для особо любопытных. Это значит, что в грамме примерно один октиллион девяносто восемь септиллионов электронов.

Цифры большие и не пригодные к восприятию. Попробую по другому. Если бы можно было один грамм электронов расположить на прямой линии вплотную друг к другу, то они образовали бы цепочку длиной в четыре миллиарда километров. А это практически расстояние от Солнца, до Нептуна (4,4 млрд км). Опять не то. Ладно, сейчас пару слов о протоне, и будем сравнивать)

Диаметр протона, по последним подсчётам, – 0,84 фемтометра. Это 0,00000000000084 см, это, примерно, в 4 раза больше диаметра е. А масса протона больше массы электрона примерно в 1840 раз. Благодаря своей массе, основной вес атома (99,9%) приходится на ядро, и лишь менее 0,1% – на все электроны, которые есть в атоме. Ну, в нашем случае – на один электрон. Теперь к интересному – к размеру орбиты) Чтобы не писать ещё больше чисел, которые вы всё равно не читаете, перейдем к масштабированию.

Если увеличить электрон до 1 мм, а протон, соответственно, до 4 мм, то электрон водорода будет крутиться вокруг протона на расстоянии в 200 метров!

Сравним с орбитой Земли вокруг Солнца. Она равна 149 500 000 км (я тут немножко округлил). Если уменьшить солнечную систему так, чтобы Солнце было 4 мм в диаметре (а земля была бы 0,03 мм в диаметре), то тогда расстояние до Земли было бы… 43 метра!

Это меньше орбиты электрона в 4,7 раз. То есть, если увеличить протон водорода до размеров Солнца, электрон находился бы рядом с Юпитером. И его диаметр составлял бы 348 000 км, что в 2,5 раза больше диаметра Юпитера.

И если провести сравнение с Москвой и Россией, когда при размере Солнца в 4 км Земля находилась в Нижнем Новгороде, то при размере протона в 4 км электрон находился бы…
возле Ханты-Мансийска.

Если бы Солнце и протон были размером в 4 километра, то их орбиты были бы такими

А между ними – ПУСТОТА.

Четвёртая остановка

Так, ладно. 
С электроном, его размерами и положением мы разобрались. Ну и разобрались, что по сути, его нет. Ну, или у того, что есть – есть орбита вокруг ядра.

А что же ядро? Оно же такое большое. Вон во сколько раз больше крошечного элетрона!

Ну, мы же увеличивали ядро до размеров горошины?
Посмотрим на ядро попристальнее. Оно тоже не целое, как гиря. Ядро состоит и протонов и нейтронов. Присмотримся к протону.

Протон будет представлять собой область положительного заряда. Он состоит из трех кварков, которые меньше его примерно в тысячу раз — их мы точно не увидим. Существует мнение, что если посыпать этот гипотетический объект магнитной стружкой, она соберется вокруг центра в сферическое облачко.

То есть, если мы смотрим на ядро и протоны – то мы их тоже не видим. И только если как-то посыпать, то вокруг того места, где должен быть протон – будет всего лишь облачко, которое мы добавили.

(Ах, да, протоны тоже ведь делятся – на ещё более мелкие кварки!)

Так что и протонов тоже нет.
ПУСТОТА.

Пятая остановка

Так! Ну ладно, протон – облачко. Из кварков, вон они, синенький, красненький и зелёненький на картинке.
Они-то вон какие мячики упругие!

НЕТ.

Перейдём к кваркам.
Кварк — фундаментальная частица в Стандартной модели, обладающая электрическим зарядом, кратным 1/3 от электрона, и не наблюдающаяся в свободном состоянии, но входящая в состав адронов (сильно взаимодействующих частиц, таких как протоны и нейтроны).

Протон состоит из трёх кварков.

В настоящее время известно 6 разных «сортов» (чаще говорят — «ароматов») кварков: нижний, верхний, странный, очарованный, прелестный, истинный.

Нууу, и перейдём к размерам кварков. Вспоминаем, что протон состоит из трёх кварков (ну, вернее, то облачко, которое является протоном).

Итак.

Итак, облачко протона (помните, размером с горошину мы его делали?) состоит из трёх кварков, которые являются бесструктурными, точечными частицами; это проверено вплоть до масштаба примерно 10−18 см, что примерно в 20 тысяч раз меньше размера протона.

Таким образом, между тремя этими кварками – тоже пустота. Но очень занятная.

В 2018 году измерили давление между «этих трёх точек», то есть, внутри протона. Для трёх точек неплохо: Ученые обнаружили, что кварки — строительные «блоки», из которых состоят протоны — находятся под давлением в 100 дециллионов Паскалей вблизи геометрического центра протона. Эта фантастическая цифра примерно в 10 раз больше давления, которое может быть в центре нейтронной звезды.

100 дециллионов — это 100 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000. Такое вот давление.

И вообще там получается не три кварка, а почти бесконечное число. Три валентных бесцветные и без шарма, а вырываемые из моря глюонами легионы со всеми возможными квантовыми числами. Короче говоря, там «вакуум кипит» и вот его давление.

ТАКОЕ ВОТ ДАВЛЕНИЕ ПУСТОТЫ…

(Ах, да! Кварки тоже можно разделить на более мелкие единицы!)
Так вот….