Песчинка по нашим меркам - это совсем маленький материальный объект. Но даже он состоит из атомов, которые ещё меньше самой песчинки. При правильном подходе одной песчинки хватит, чтобы добраться до Луны.
Давайте представим себе ситуацию, что нам удалось разложить одну песчинку на атомы и получить возможность управлять положением этих атомов в пространстве. Попробуем составить из атомов цепочку, выстроив их в линию. Какая длина будет у такой цепочки?
На самом деле это не супер-пупер наука. Для того, чтобы ответить на этот вопрос, достаточно просто провести базовые расчёты.
Песок в основном состоит из диоксида кремния, химическая формула которого SiO2. Это молекула кремния. В отличие от, например, воды со схожей логикой устройства молекул, диоксид кремния образует специфическую структуру с несколькими связями на атом.
Химическая формула SiO2 просто сообщает вам соотношение кремния и кислорода в этой структуре. Поэтому, мы обязаны учесть это обстоятельство при "построении цепочки".
Масса одной молекулы по пересчёту будет составлять что-то около 10 ^ − 25 кг. Масса самой песчинки, которая состоит из некоторого количества таких структурных единиц согласно данным поиска составляет что-то около 10 ^ − 6 кг.
Не сложно догадаться, что для нахождения количества структурных единиц в одной песчинке нужно массу песчинки разделить на массу одной структурной единицы.
Получится что-то около 10^19 штук.
Теперь, чтобы понять какая общая длина будет у воображаемой цепочки, где все рассматриваемые структурные единицы выстроятся в одну линию, нам нужно прикинуть примерный размер одного элемента.
Но тут всё очень интересно. Просто взять табличное значение не совсем правильно и выстраиваться элементы, как мы сказали выше, будут не совсем-таки линейно.
Начнём с того, что атомы, которые входят в состав SiO2 - это не твердые маленькие бильярдные шары. Атомные радиусы не определены точно, а если вспомнить специфику модели атома Шрёдингера (полезно прочитать эту статью на канале), то можно понять, что совершенно не ясен алгоритм определения размера.
Электроны, которые окружают ядра атомов будут прыгать в разные точки и электронное облако не будет иметь фиксированных размеров.
Кроме того, соединения между атомами проявляют себя скорее не как балки в ферме термического цеха, а как магнитное притяжение и отталкивание.
Правильнее всего сохранить стандартную длину связи между атомами и от этого отталкиваться. В кристалле кремния обычно происходит "4-сторонняя" связь и следовало бы ожидать её пространственное образование вместо выстраивания частичек в линию.
Но можно этим пренебречь и просто исходить из того, что частицы образовали всего по две связи друг с другом и чудом получилась линейная структура.
Согласно табличным данным, стандартная длина связи Si-O в SiO2 составляет 160 ×10 ^−12м.
Как мы обозначили выше, у нас есть две таких связи (вместо ожидаемых четырех), поэтому длина одного звена нашей цепи грубо будет равна 300 × 10 ^−12м. У нас есть 10^19 таких элементов.
Нехитрые расчёты показывают, что цепочка будет иметь длину примерно три миллиарда метров.
На секундочку, расстояние до Луны составляет 384 000 км, поэтому эта цепь помещается между Землей и Луной 4 раза.
Получается, что из одной песчинки можно было бы построить 4 мостика на Луну :)...
---
⚡ Подпишитесь на Telegram проекта и читайте эксклюзивные статьи!
📟 Ещё больше интересных статей в блоге на моем сайте!
👉💖 Ставьте лайки материалу, чтобы поддержать проект.
✅ Подписывайтесь и обязательно читайте статьи целиком!