Макромир и микромир

Давайте совершим путешествие в макро- и микромир - мир сверхбольших и сверхмалых объектов.

Для начала, чтобы не запутаться в величинах и приставках, рассмотрим следующие таблицы.

Нам также понадобятся также следующие единицы измерения:

1. Для начала обратим свой взор вверх.

Размер нашей Вселенной оценивается в 130х10^21 километров. Свет из самой дальней точки Вселенной будет идти до нас 13,7 миллиардов световых лет.

По некоторым данным, наша Вселенная еще больше, и ее радиус оценивается в 78 миллиардов световых лет.

2. Расстояние до ближайшей галактики - Туманности Андромеды - 25х10^18 километров. Свет от нее идет к нам 2,6 миллиона лет. То есть мы видим туманность Андромеды такой, какой она была 2,6 миллиона лет назад.

3. Диаметр нашей родной галактики Млечный путь составляет 1,13х10^18 километров. Свет от одного края галактики до другого будет идти 120 тысяч лет.

4. Ближайшую к нам звезду Альфа Центавра отделяют 40х10^12 километров или всего-навсего 4 световых года.

5. Диаметр Солнечной системы, включая пояс Койпера, составляет 110 астрономических единиц или 16,5 миллиардов километров.

6. Расстояние от Солнца до Плутона - 5,9 миллиардов километров.

7. От Солнца до Земли - 149,6 миллионов километров. Это расстояние называется астрономической единицей, которая используется для измерения расстояний внутри Солнечной системы.

Свет проходит расстояние от Солнца до Земли за 8 минут 20 секунд.

8. Диаметр Солнца равен 1,4 миллиарда километров.

Однако Солнце выглядит крохотной звездочкой по сравнению с супергигантом в созвездии Щита, диаметр которого в 3400 раз больше солнечного и составляет 4760 миллиардов километров, что всего в 3,5 раза меньше, чем вся Солнечная система.

В галактике Большое Магелланово облако существует звезда, масса которой превышает солнечную в 265 раз. Причем при рождении она была аж в 320 раз тяжелее Солнца, т.к. звезда теряет свою массу в виде излучения. Ее яркость почти в 9 миллионов раз превышает яркость Солнца.

9. Луна находится совсем близко, по космическим меркам, от Земли - всего-навсего в 384 тысячах километров. Это расстояние свет проходит за 1,28 секунды.

10. Диаметр Земли составляет 12750 километров.

Диаметр самой крупной планеты Солнечной системы - Юпитера - около 140 тысяч километров, что в 11 раз больше Земли.

Юпитер - газовая планета. Некоторые астрономы считают, что Юпитер не планета, а звезда, находящаяся на стадии формирования. Есть гипотеза, что Юпитер - погасшая звезда.

Впечатляюще, конечно. Однако совсем другое дело микромир. Разве в нем может быть скрыто так уж много интересного, ведь ему просто негде там поместиться? Так говорит нам здравый смысл... и ошибается.

11. Если на одном конце логарифмической шкалы отложить самое маленькое известное расстояние во Вселенной, а на другом - самое большое, то посередине окажется песчинка. Ее диаметр 0,1 мм.

Если положить в ряд 400 миллиардов песчинок, их ряд обогнёт весь земной шар по экватору. А если собрать эти 400 миллиардов песчинок в мешок, весить он будет около тонны.

12. Толщина человеческого волоса - 50-70 микрон, то есть их 15-20 штук на миллиметр. Для того чтобы выложить ими расстояние до Луны, потребуется 8 триллионов волос (если складывать их не по длине, а по ширине). Поскольку на голове у одного человека около 100 тысяч волос, то для дорожки до Луны понадобятся волосы 80 миллионов человек.

13. Размер клеток человеческого тела изменяется от 7 микрон (малые лимфоциты) до 200 микрон (яйцеклетки).

14. Размер бактерий от 0.5 до 5 микрон. Если увеличить среднюю бактерию до такого размера, что она удобно ляжет нам в ладонь (в 100 тысяч раз), толщина волоса станет равной 5 метрам.

Внутри человеческого тела обитает целый квадриллион бактерий, а их общий вес составляет 2 килограмма. Тело человека состоит примерно из 100 триллионов клеток. Так что бактерий в организме человека в 10 раз больше, чем клеток самого тела. Поэтому вполне можно сказать, что человек - это организм, состоящий из бактерий с небольшими вкраплениями чего-то еще. Правда, большинство бактерий сосредоточены в пищеварительном тракте, в основном в кишечнике.

15. Размеры вирусов колеблются от 20 до 300 нанометров.

Если мы снова выполним операцию увеличения таким образом, чтобы средний вирус стал размером с ладонь, то длина бактерии будет 1 метр, а толщина волоса - 50 метров.

Вдоль окружности земного шара можно плотно разместить 400 триллионов вирусов. Но если собрать их всех вместе, то они поместятся на кончике пальца.

16. Длина волны видимого света - 380-760 нанометров. Даже больше, чем вирусы.

17. Примерный размер молекулы воды - 3х10^-10 метра. В стакане воды таких молекул 10^25 штук.

В кубическом сантиметре воздуха молекул 30х10^18 (в основном азота и кислорода).

18. Диаметр самого маленького атома - водорода - всего 0,5 ангстрема или около 53х10^-12 метра.

Самый большой атом у цезия диаметром 550х10^-12 метра.

Давайте обратимся к нашему стандартному масштабу и увеличим атом водорода так, чтобы он удобно лег в руку. Вирусы тогда будут 300-метрового размера, бактерии 3-километрового, толщина волоса станет равна 150 километрам (а в длину он может достать и до Луны).

19. Так называемый "классический" диаметр электрона - 5.5х10^-15 метра. Размеры протона и нейтрона еще меньше и составляют около 1.5х10^-15 метров (хотя масса протона больше, чем у электрона).

Используем уже привычное увеличение. Если протон удобно лежит у нас в ладони, то размер среднего вируса окажется равным 7 000 километрам (почти как вся Россия с запада на восток), а толщина волоса в 2 раза превысит размеры Солнца.

20. Размер кварков колеблется в пределах 0,5х10^-19 - 10^-16 метра. Самый маленький - истинный кварк - имеет "диаметр" всего 10^-22 метра.

21. Есть такая частица, как нейтрино. Через наше тело ежесекундно пролетают сотни триллионов нейтрино, испущенных Солнцем. Нейтрино также с легкостью пройдут и сквозь стену, и сквозь всю нашу планету, и даже сквозь слой свинца толщиной в 1 световой год.

"Диаметр" нейтрино равен 10^-24 метра. Эта частица в 100 раз меньше истинного кварка или в миллиард раз меньше протона. Если увеличить нейтрино так, чтобы он был размером с апельсин, то протон будет в 10 раз больше Земли.

22. Но мы можем продвинуться еще дальше и даже сделать осмысленные предположения о том, что там будет. Однако при этом двигаться вглубь материи бесконечно все-таки нельзя. Но для достижения "предельных" размеров нам придется опуститься еще на 11 порядков, если считать от нейтрино. То есть эти размеры меньше нейтрино в 100 миллиардов раз. Во столько же раз песчинка меньше всей нашей планеты.

На размерах 1,6х10^-35 метра нас ждет такое понятие, как планковская длина - минимальное расстояние из возможных в реальном мире, насколько это принято считать в современной науке.

Здесь обитают квантовые струны - бесконечно тонкие одномерные объекты длиной 10^-35 метра, колебания которых производят все многообразие элементарных частиц, а также задают свойства материи, такие как масса и электрический заряд.

Давайте проделаем "увеличительный" эксперимент в последний раз. Квантовая струна становится удобного размера, и мы держим ее в руке как карандаш. При этом нейтрино будет в 7 раз больше Солнца, а атом водорода в 300 раз превысит размеры Млечного Пути.

23. Наконец, мы подошли к самой структуре мироздания - масштабу сингулярности, на котором пространство становится похожим на время, время - на пространство, в котором нет разделения между фундаментальными физическими взаимодействиями.

Дальше уже ничего нет (наверное).