Just How Small is an Atom?

Насколько малы атомы?

Переводчик: Ростислав Голод Редактор: Anna Kotova

You probably already know

Вам хорошо известно,

everything is made up of little tiny things called atoms

что всё состоит из крохотных частиц, называемых атомами.

or even that each atom is made up of even smaller particles

Вам также известно, что атомы состоят из более мелких частиц,

called protons, neutrons and electrons.

называемых протонами, нейтронами и электронами.

And you've probably heard that atoms are small.

Однако вряд ли вы знаете, насколько малы атомы.

But I bet you haven't ever thought about how small atoms really are.

Уверен, вы даже не задумывались, насколько они малы.

Well, the answer is that they are really, really small.

Ответ прост: да, они и правда очень-очень малы.

So you ask, just how small are atoms?

Вы спросите: «Как малы атомы?»

To understand this, let's ask this question:

Чтобы это понять, зададим себе другой вопрос:

How many atoms are in a grapefruit?

«Сколько атомов в одном грейпфруте?»

Well, let's assume that the grapefruit is made up of only nitrogen atoms,

Представим, что грейпфрут состоит только из атомов азота.

which isn't at all true, but there are nitrogen atoms in a grapefruit.

Это неправда, но атомы азота в грейпфруте действительно есть.

To help you visualize this, let's blow up each of the atoms

Чтобы наглядно представить себе их число, увеличим каждый атом

to the size of a blueberry.

до размера ягод черники.

And then how big would the grapefruit have to be?

Каких же размеров достигнет наш грейпфрут?

It would have to be the same size of -- well, actually, the Earth.

Он станет размером с... нашу планету Земля.

That's crazy!

Невероятно!

You mean to say that if I filled the Earth with blueberries,

То есть, если наполнить шар размером с Землю черничинами,

I would have the same number of nitrogen atoms as a grapefruit?

мы получим число атомов азота в грейпфруте.

That's right!

Именно так!

So how big is the atom?

Так насколько же мал атом?

Well, it's really, really small!

Что ж, он очень и очень мал!

And you know what? It gets even more crazy.

Знаете что? Дальше будет больше невероятного.

Let's now look inside of each atom -- and thus the blueberry, right? --

Заглянем внутрь атома, то есть нашей черничины — так?

What do you see there?

Что мы там увидим?

In the center of the atom is something called the nucleus,

В центре атома находится то, что называют ядром,

which contains protons and neutrons,

состоящее из протонов и нейтронов,

and on the outside, you'd see electrons.

снаружи ядра вы увидите электроны.

So how big is the nucleus?

Так насколько велико ядро?

If atoms are like blueberries in the Earth,

Если атомы Земли будут размером с черничину,

how big would the nucleus be?

то насколько велико будет ядро?

You might remember the old pictures of the atom from science class,

Вспомните изображение атома в учебниках по физике.

where you saw this tiny dot on the page with an arrow pointing to the nucleus.

В центре маленькая точка, от которой идёт стрелка с надписью «ядро».

Well, those pictures, they're not drawn to scale,

Эти картинки не рисуют в настоящих пропорциях.

so they're kind of wrong.

Поэтому им лучше не верить.

So how big is the nucleus?

Так какой же размер у ядра?

So if you popped open the blueberry and were searching for the nucleus ...

Если «вскрыть» чернику и поискать там ядро...

You know what? It would be invisible.

То не найдёте, потому что оно будет невидимым.

It's too small to see!

Слишком маленьким, чтобы увидеть!

OK. Let's blow up the atom -- the blueberry --

Что ж, давайте раздуем атом-черничину

to the size of a house.

до размера дома.

So imagine a ball that is as tall as a two-story house.

Представьте себе мяч высотой с двухэтажный дом.

Let's look for the nucleus in the center of the atom.

Давайте поищем ядро в центре атома.

And do you know what? It would just barely be visible.

Ну и? Оно будет едва заметным.

So to get our minds wrapped around how big the nucleus is,

Чтобы представить себе настоящий размер ядра,

we need to blow up the blueberry, up to the size of a football stadium.

нам надо будет раздуть черничину до размеров футбольного стадиона.

So imagine a ball the size of a football stadium,

Представьте себе шар размером со стадион.

and right smack dab in the center of the atom,

И прямо посреди него, в самом центре атома,

you would find the nucleus, and you could see it!

можно будет обнаружить ядро невооружённым глазом!

And it would be the size of a small marble.

Оно будет иметь размер игрушечного стеклянного шарика.

And there's more, if I haven't blown your mind by now.

Если ваш мозг ещё цел, то скажу больше.

Let's consider the atom some more.

Давайте ещё раз представим атом.

It contains protons, neutrons and electrons.

Он состоит из протонов, нейтронов и электронов.

The protons and neutrons live inside of the nucleus,

Протоны и нейтроны находятся внутри ядра,

and contain almost all of the mass of the atom.

и на них приходится почти вся масса атома.

Way on the edge are the electrons.

Далеко на границе атома — электроны.

So if an atom is like a ball the size of a football stadium,

И если атом — это мяч размером со стадион,

with the nucleus in the center, and the electrons on the edge,

в центре него — ядро, а на границах электроны,

what is in between the nucleus and the electrons?

то что же находится между ядром и электронами?

Surprisingly, the answer is empty space.

Вы удивитесь. Правильный ответ: «Ничего».

(Wind noise)

(Ветер)

That's right. Empty!

Правильно! Пустота!

Between the nucleus and the electrons, there are vast regions of empty space.

Между ядром и электронами — обширные пространства пустоты.

Now, technically there are some electromagnetic fields,

Строго говоря, там — электромагнитные поля.

but in terms of stuff, matter, it is empty.

Но в плане материи там пусто.

Remember this vast region of empty space is inside the blueberry,

Запомните этот огромный кусок пустоты внутри черничины,

which is inside the Earth,

которая размером с Землю,

which really are the atoms in the grapefruit.

которая — число атомов грейпфрута.

OK, one more thing, if I can even get more bizarre.

Хорошо, вот ещё что. Пусть это покажется ещё более странным,

Since virtually all the mass of an atom is in the nucleus --

но поскольку практически вся масса атома находится в ядре, —

now, there is some amount of mass in the electrons,

хотя электроны тоже имеют массу —

but most of it is in the nucleus --

бо́льшая же её часть приходится на ядро,

how dense is the nucleus?

насколько ядро плотное?

Well, the answer is crazy.

Ответ покажется невероятным.

The density of a typical nucleus

Плотность обычного ядра —

is four times 10 to the 17th kilograms per meter cubed.

4 умножить на 10 в семнадцатой степени килограмм на метр кубический.

But that's hard to visualize. OK, I'll put it in English units.

Трудно себе это представить. Специально в английских единицах:

2.5 times 10 to the 16th pounds per cubic feet.

2,5 на 10 в шестнадцатой степени фунтов на кубический фут.

OK, that's still kind of hard to figure.

Это всё равно трудно вообразить.

OK, here's what I want you to do.

Что ж, давайте проведём эксперимент.

Make a box that is one foot by one foot by one foot.

Возьмём коробку размером 30х30х30 см.

Now let's go and grab all of the nuclei from a typical car.

Теперь возьмём все ядра среднего автомобиля.

Now, cars on average weigh two tons.

Обычно автомобили весят две тонны.

How many cars' nuclei would you have to put into the box

Ядра скольких автомобилей уместились бы в коробке,

to have your one-foot-box have the same density of the nucleus?

чтобы при её размерах в ней была плотность ядра?

Is it one car? Two?

Одного автомобиля? Двух?

How about 100?

Может, ста?

Nope, nope and nope.

Нет, нет и нет.

The answer is much bigger.

Намного больше!

It is 6.2 billion.

6,2 миллиарда.

That is almost equal to the number of people in the Earth.

Это почти столько же, сколько людей на планете.

So if everyone in the Earth owned their own car --

Если бы у каждого было по автомобилю,

and they don't --

и они бы —

(Cars honking)

(Сигнал автомобиля)

and we put all of those cars into your box ...

и их бы сложили в вашу коробку,

That would be about the density of a nucleus.

то это было бы примерно плотностью ядра.

So I'm saying that if you took every car in the world

То есть, если бы вы взяли каждый автомобиль в мире,

and put it into your one-foot box,

и спрессовали его в коробке 30х30х30 см,

you would have the density of one nucleus.

вы бы получили плотность ядра.

OK, let's review.

Повторим.

The atom is really,

Атомы очень малы.

really, really small.

Очень-очень малы.

Think atoms in a grapefruit like blueberries in the Earth.

Если бы атомы в грейпфруте были черникой, то он был бы Землёй.

The nucleus is crazy small.

Ядро невероятно мало.

Now look inside the blueberry,

Возьмите одну ягоду черники

and blow it up to the size of a football stadium,

и увеличьте её до размеров футбольного стадиона —

and now the nucleus is a marble in the middle.

ядро будет не больше детского шарика.

The atom is made up of vast regions of empty space.

Атомы состоят из огромных пространств, заполненных пустотой.

That's weird.

Всё это невероятно!

The nucleus has a crazy-high density.

Ещё более невероятна плотность ядра.

Think of putting all those cars in your one-foot box.

Подумайте, сколько машин войдёт в небольшую коробку.

I think I'm tired.

Всё. Я, кажется, устал!