Все мы знаем, что абсолютно все видимое и невидимое во Вселенной состоит из атомов (темная материя не в счет, так как никто толком не знает, из чего она состоит). Каждая такая частица содержит в себе ядро и электроны, которые крутятся вокруг него, будучи связанными с ядром благодаря электромагнитному взаимодействию. Однако ядро атома настолько мало, что если мысленно себе представить растянутый до размеров футбольного поля атом, то его ядро будет иметь размер всего лишь с маковое зерно. Для чего атому нужно столько лишнего пространства и правда ли, что наша Вселенная на 99% состоит из пустоты?
Почему мы не можем ходить сквозь стены?
Несмотря на то, что большую часть атома составляет пустота, крошечные его составляющие — электроны, играют весьма важную роль в “заполнении” этой пустоты. Так, хотя электронов в атоме обычно совсем немного, их поведение сродни большой стае птиц, в которой при синхронном движении нет какой-либо четкой границы. Все, что мы можем видеть при таком движении, представляет из себя хаотично изменяющуюся неопределенную форму. Электроны, постоянно меняя свое расположение в атоме, движутся строго по уравнению, которое в XX веке впервые описал знаменитый ученый Эрвин Шредингер. Да-да, тот самый ученый, который любил ставить квантовые опыты над кошками.
Танцуя внутри атома, электроны могут получать и отдавать поступающую извне энергию. Именно поэтому свет не способен проникнуть сквозь стену, так как электроны атомов стены попросту забирают энергию света, отдавая ее спустя небольшой промежуток времени. Благодаря подобному явлению приема и отдачи света, находящаяся рядом с вами стена кажется твердой и непрозрачной.
Может ли Вселенная быть пустой?
Вселенная славится объектами, которые способны удивить своими колоссальными размерами любого земного скептика. Так, самым большим объектом в изученной нами части Вселенной признан объект, названный астрономами Великой стеной Геркулес — Северная Корона. Гигантская структура простирается аж на целых 10 миллиардов световых лет и представляет из себя огромное количество собранных вместе галактик разных форм и размеров.
По сравнению с гигантской структурой, наша Солнечная Система представляется маленькой точкой, затерянной где-то далеко на краю галактики Млечный Путь. Несмотря на это, гравитационное поле нашего Солнца (и не только его, но и других звезд Вселенной) в несколько тысяч раз превышает его собственные размеры. Благодаря такой мудрой настройке, планеты могут вращаться вокруг орбит своих звезд, не опасаясь улететь куда-то далеко в глубокий космос.
Похожая ситуация возникает и внутри атома. Соотношение размеров электронов, атомного ядра и расстояний между ними крайне напоминает соотношение размеров космических тел и их расстояний в макромире. Иными словами, огромные расстояния внутри атома могут пролить свет на вопрос о возможной пустоте Вселенной.
Если это так, то Вселенная действительно на 99 % состоит из пустоты, в то время как 1 % всей видимой глазу материи создает известный нам окружающий мир. Несмотря на этот невероятный факт, все это огромное “ничего” вмещает в себя множество невидимых и еще неизученных сил, которые, возможно, мы однажды сможем обуздать.
