ЭлементыЭлементы большой науки
Жизнь в науке. Дневники
Главная / Дневники / Иван Першин / Запись

НАГЛЯДНО ПРЕДСТАВИТЬ КОСМОС

lesnik
25.08.2011
15:35
Исходя из нашего жизненного опыта (и собственных размеров) нам легко представимы расстояния от миллиметра до сотен метров. Поэтому для того чтобы лучше себе представить расстояния других масштабов их можно отмасштабировать. Например, представим себе Солнечную систему разделив все расстояния на 1010, т.е. уменьшенную в 10 миллиардов раз.

Тогда диаметр Земли составит около 1,3 мм (на самом деле 12 713 тыс. км), т.е. размером с песчинку. Находится наша планета будет от Солнца на расстоянии около 15 м (15 шагов), а диаметр самого Солнца будет около 14 см (чуть больше половины футбольного мяча). Луна диаметром около 0,3 мм будет вращаться на расстоянии около 3,8 см от Земли.

Для диаметра и расстояния до Солнца других планет имеем приблизительно:
Меркурий - 0,5 мм, 5 м
Венера - 1,2 мм, 11 м
Марс - 0,7 мм, 23 м
Юпитер - 1,4 см, 78 м
Сатурн - 1,1 см, 143 м
Уран - 0,5 см, 288 м
Нептун - 0,5 см, 450 м

Проксима Центавра (ближайшая звезда) в этом масштабе удалена от нас на расстояние около 4 тыс. км (примерно расстояние от Москвы до Красноярска). Диаметр нашей галактики - 100 млн. км (две трети реального расстояния от Земли до Солнца). Расстояние до Галактики Андромеды (ближайшей галактики) - 2 млрд. км (примерно в 20 раз больше диаметра нашей галактики).

Если же, наоборот, все масштабы увеличить в 10 миллиардов раз, то атом водорода будет размером около 0,5 м, размеры протона и (условно) электрона - порядка 10 мкм = 0,01 мм (в 10 раз тоньше волоса).
Ответить предыдущая | следующая

КОММЕНТАРИИ:

25.08.2011 17:52#
putnik
Наглядно представить космос
> Если же, наоборот, все масштабы увеличить в 10 миллиардов раз, то атом будет размером с 1 м, размеры протона и электрона - порядка 10 мкм = 0,01 мм (в 10 раз тоньше волоса).

Уточнить надо: у электрона нет размера.
Если даже размер электрона увеличить в 10 миллиардов раз, то он по прежнему будет выглядеть как точка. :-)
25.08.2011 23:09#
ezalegin
Наглядно представить космос
Наседкин Владимир:
Уточнить надо: у электрона нет размера.
Если даже размер электрона увеличить в 10 миллиардов раз, то он по прежнему будет выглядеть как точка. :-)


Для меня это оказалось полной неожиданностью.
Что же тогда физически представляет собой электрон?
25.08.2011 23:51#
putnik
Наглядно представить космос
> Что же тогда физически представляет собой электрон?

Этого пока никто не знает... :-)

У меня есть несколько записей на эту тему:
1. "Бесконечно удаленная и приближенная точки для электрона. Существуют ли они?". [13.08.2009 19:39]
2. "Спин нейтрино и электрона - источник гравитации? (из серии БИН)". [20.07.2007 18:32]
26.08.2011 12:39#
ezalegin
Наглядно представить космос
Наседкин (цитата из первой ссылки):
PS: К примеру, размер протона и пиона именно измерили.
А вот размер электрона пока измерить не удается.


Почему же так? Может, тогда электрон - это выдуманная какая-то фикция для чьего-то удобства?
26.08.2011 13:01#
Наглядно представить космос
В общем, так и есть. Электрон - математическая абстракция. Однако ведущая себя в строгом соответствии с предсказанными параметрами.
26.08.2011 13:39#
evolucionist
Наглядно представить космос
>Почему же так? Может, тогда электрон - это выдуманная какая-то фикция для чьего-то удобства?
_______________________________________________________________________

Электронно-вакуумные приборы, электронный микроскоп и многие другие приборы принцип работы которых основан на постулате о существовании электрона - работают.
26.08.2011 14:45#
Наглядно представить космос
Приборы, принцип которых был основан на существовании эфира, тоже работали.
27.08.2011 13:04#
evolucionist
Наглядно представить космос
>Приборы, принцип которых был основан на существовании эфира, тоже работали.
_______________________________________________________________________

Пример приведите.
26.08.2011 20:43#
putnik
Наглядно представить космос
>> PS: К примеру, размер протона и пиона именно измерили.
А вот размер электрона пока измерить не удается.
> Почему же так? Может, тогда электрон - это выдуманная какая-то фикция для чьего-то удобства?


По сути электрон, это некая точка в пространстве, в направление которой увеличивается напряжённость сферичного электростатического поля. Вполне материального поля... ;-)
С другой стороны, эта точка (вкупе с окружающим его полем) обладает вполне реальной массой покоя. И спином.
30.01.2012 00:27#
Наглядно представить космос
Физики определили форму электрона с точностью, которая на много порядков превосходит точность всех сделанных ранее измерений. Работа ученых появилась в журнале Nature, а коротко результаты описаны в пресс-релизе Имперского колледжа Лондона.

Электрон - элементарная частица, обладающая отрицательным электрическим зарядом. Существующие теории, объясняющие устройство физического мира, предполагают, что электрон имеет практически идеальную сферическую форму (хотя форма элементарной частицы - условное понятие). Однако провести точные измерения этого параметра довольно сложно.

Подготовка и проведение эксперимента, описанного авторами новой работы, заняли около десяти лет. Ученые работали с молекулами фторида иттербия - при помощи особым образом организованных лазеров специалисты измеряли малейшие колебания, которые совершали находящиеся в молекулах электроны. В том случае, если эта элементарная частица не является идеальной сферой, колебания будут происходить приблизительно так же, как происходят колебания плохо сбалансированного волчка.

В ходе экспериментов исследователи выяснили, что отклонения от идеально сферической формы в электроне не превышают 10-28 сантиметра. Иными словами, если увеличить размер электрона до размеров Солнечной системы, то размер отклонений окажется меньше толщины волоса.

В будущем ученые намерены провести еще более точные измерения формы электрона. Для этого изучаемое вещество необходимо охладить до экстремально низких температур, когда тепловые движения в молекулах очень сильно замедляются, и вновь определить параметры движения электронов.

Недавно другой коллектив исследователей уточнил размер еще одной чрезвычайно важной для физиков частицы - протона. Оказалось, что его диаметр на четыре процента меньше, чем считалось до сих пор.
30.01.2012 07:10#
Наглядно представить космос
"Ученые работали с молекулами фторида иттербия - при помощи особым образом организованных лазеров специалисты измеряли малейшие колебания, которые совершали находящиеся в молекулах электроны. В том случае, если эта элементарная частица не является идеальной сферой, колебания будут происходить приблизительно так же, как происходят колебания плохо сбалансированного волчка."

Судя по всему, эти исследователи в недостаточной степени учитывали, что электрон сам по себе и коллективизированный электрон в молекуле или атоме - это две большие разницы. Кроме того, если бы они приводили электроны в колебательное движение не максвелловым взаимодействием, а спин-спиновым, то такой симметрии не получили бы.
31.01.2012 14:42#
Наглядно представить космос
""""В ходе экспериментов исследователи выяснили, что отклонения от идеально сферической формы в электроне не превышают 10-28 сантиметра. Иными словами, если увеличить размер электрона до размеров Солнечной системы, то размер отклонений окажется меньше толщины волоса. Автор: Бубнов Сергей ( grower8591 )"""""


Произвол в интерпретации результатов эксперимента и ничего более.
26.08.2011 14:35#
lesnik
Наглядно представить космос
В квантовой электродинамике размер электрона изначально никак не оговаривается, но имеется предположение о точечном взаимодействии электрона с фотоном. Казалось бы исходя из этого электрон можно считать точечной частицой. Однако, сечение рассеяния того же фотона на электроне порядка квадрата классического радиуса электрона re, 10-15 м. При приближении к электрону другой заряженной частицы на данное расстояние возникает поляризация вакуума, рождаются электрон и позитрон. Поэтому re наверное можно принять за размер электрона.
26.08.2011 20:44#
Наглядно представить космос
<Автор: Иван Першин ( lesnik )
В квантовой электродинамике размер электрона изначально никак не оговаривается>
Скажите, а размер фотона в квантовой электродинамике оговаривается?
По мне, так у электрона нет никакого размера. То есть, электрон есть, а размера - нет. Ничего удивительного, у дерева тоже нет размера, и у муравьиной кучи. Даже у кучи мусора его нет, но никто же не утверждает, что куча точечная...
27.08.2011 11:39#
lesnik
Наглядно представить космос
>Скажите, а размер фотона в квантовой электродинамике оговаривается?

Насколько я понимаю, нет. Взаимодействует с электрически заряженными частицами точечно.
26.08.2011 20:56#
putnik
Наглядно представить космос
> Однако, сечение рассеяния того же фотона на электроне порядка квадрата классического радиуса электрона re, 10-15 м. При приближении к электрону другой заряженной частицы на данное расстояние возникает поляризация вакуума, рождаются электрон и позитрон. Поэтому re наверное можно принять за размер электрона.

Насколько я понимаю, в ускорителе LEP электроны и позитроны сближались намного ближе, чем до 10-15м...

1. "Большой электрон-позитронный коллайдер".
Цитата:
"К концу 2000 года на нем была достигнута энергия в 209 ГэВ ..."
27.08.2011 11:37#
lesnik
Наглядно представить космос
>Насколько я понимаю, в ускорителе LEP электроны и позитроны сближались намного ближе, чем до 10-15м...

Поэтому и рождались другие частицы. Если бы дальше, то не рождались бы.
27.08.2011 12:11#
putnik
Наглядно представить космос
>> Насколько я понимаю, в ускорителе LEP электроны и позитроны сближались намного ближе, чем до 10-15м...
> Поэтому и рождались другие частицы. Если бы дальше, то не рождались бы.


Хорошо. Тогда такой аргумент: уже полвека как протоны (и нейтроны) "просвечивают" электронами и нейтрино. Информации об этих экспериментах просто масса. К примеру, в совсем доступном виде, эл. книгу можно скачать по ссылке в этом моём посту (в посту приведены графики по рассеиванию нейтрино, но в этой книге есть аналогичные графики/информация и по электронам).
Размер протона как известно 0.77*10-15, что даже меньше 10-15.
"Крупными" электронами как-то не очень возможно зондировать внутреннюю структуру "мелкого" протона... ;-)
27.08.2011 13:32#
lesnik
Наглядно представить космос
>"Крупными" электронами как-то не очень возможно зондировать внутреннюю структуру "мелкого" протона...

Насколько понимаю, при зондировании важен не столько (условный) размер частицы (в данном случае он определяет на каком расстоянии между протоном и электроном начнут возникать электрон-позитронные пары), а её длина волны (она определяет интерференцию процессов рассеяния и рождения новых частиц от трёх составляющих протона кварков).
27.08.2011 13:49#
putnik
Наглядно представить космос
> Насколько понимаю, при зондировании важен не столько (условный) размер частицы (в данном случае он определяет на каком расстоянии между протоном и электроном начнут возникать электрон-позитронные пары), а её длина волны (она определяет интерференцию процессов рассеяния и рождения новых частиц от трёх составляющих протона кварков).

1. При зондировании изучают углы отклонения при неупругом рассеивании лептонов на составляющих нуклонов. В той книге, насколько помню (давно её уже читал), приведены такие графики.

2. При зондировании обнаружены вовсе не 3 составляющих на каждый нуклон. ;-) 3 видны только при малой энергии лептонов. При увеличении их энергии, составляющих наблюдается много больше. И они вовсе не рождаются внутри протона при зондировании... Они там всегда есть.

Прочитайте эту книгу, точнее её экспериментальную часть.
Её автор - автор гипотезы кварков. Эксперименты и их результаты там описаны интересно, а выводы из них Гелл-Манн сделал совсем неправильные...
Я думаю, прочитав, вы убедитесь, что электроны (и позитроны и нейтрино), это всё же точечноподобные объекты. Эксперименты об этом говорят просто однозначно.


PS: Размеры частиц (нейтрона, протона, пиона) определены вполне конкретно и постоянно уточняются, а вот волны Де Бройля - это как раз условные волны... :-)
27.08.2011 14:45#
lesnik
Наглядно представить космос
Согласно квантовой электродинамике электрон взаимодействует с фотоном точечно. При этом для рассеяния фотона на электроне и взаимодействия элетрона с другими электрически заряженными частицами существует характерное расстояние порядка 10-15 м. Что понимать под радиусом электрона и есть ли у него вообще какая-то протяжённость - уже отдельный вопрос.
27.08.2011 15:21#
putnik
Наглядно представить космос
> При этом для рассеяния фотона на электроне и взаимодействия элетрона с другими электрически заряженными частицами существует характерное расстояние порядка 10-15 м.

Вообще-то электрон взаимодействует с другими заряженными частицами и на расстоянии в 1 метр... :-)
И более...

Взаимодействие это скорее относится к полю, чем к самому электрону, как таковому.
К примеру, атом водорода тоже имеет несколько "характерных расстояний". Например - радиус первой Боровской орбиты... Однако этот радиус никак не соотносят конкретно с протоном (ядром атома водорода). ;-)
27.08.2011 17:05#
lesnik
Наглядно представить космос
>Вообще-то электрон взаимодействует с другими заряженными частицами и на расстоянии в 1 метр...

Ну хорошо, рождение электрон-позитронных пар для всех заряженных частиц происходит на расстоянии порядка 10-15 м, поэтому может быть процесс рождения электрон-позитронных пар (как самых лёгких частиц) не совсем подходит для определения радиуса конкретной частицы.
27.08.2011 17:29#
putnik
Наглядно представить космос
Ну да, и я об этом...
27.08.2011 15:34#
Наглядно представить космос
>. При зондировании обнаружены вовсе не 3 составляющих на каждый нуклон. ;-) 3 видны только при малой энергии лептонов. При увеличении их энергии, составляющих наблюдается много больше. И они вовсе не рождаются внутри протона при зондировании... Они там всегда есть.<

>...электроны(и позитроны и нейтрино), это всё же точечноподобные объекты. Эксперименты об этом говорят просто однозначно.<

Нет, не однозначно. Пусть электрон - составная структура, размеры внутренних элементов которой и расстояния между ними сокращаются при увеличении их кинетической энергии. Тогда возможна ситуация, когда от кварка будет отскакивать не один большой, а два маленьких элемента (или больше).
27.08.2011 15:40#
putnik
Наглядно представить космос
> ... Тогда возможна ситуация, когда от кварка будет отскакивать не один большой, а два маленьких элемента (или больше).

С зарядом по -0,5 (или меньше). :-))))
27.08.2011 16:00#
Наглядно представить космос
>С зарядом по -0,5 (или меньше). :-))<

Остроумно, но если пока не ловятся кварки, не видны и составные элементы лептонов.
27.08.2011 16:27#
putnik
Наглядно представить космос
> но если пока не ловятся кварки, не видны и составные элементы лептонов.

После рассеивания электронов на нуклонах, детекторы "видят" частицы только с целым зарядом. Нет там никаких полуцелых... ;-)
Т.е. после рассеивания детекторы регистрируют только электроны целиком, никаких "половинок".
27.08.2011 16:49#
Наглядно представить космос
После рассеивания электронов на нуклонах, детекторы "видят" частицы только с целым зарядом. Нет там никаких полуцелых... ;-)

Не "видят" и дробных кварковых зарядов. ..Но чувствуют.
27.08.2011 16:51#
putnik
Наглядно представить космос
И не чувствуют.
В том числе и кварков...

Приборы никогда и нигде не фиксировали дробный эл. заряд. ;-)
27.08.2011 17:27#
Наглядно представить космос
Вам, Владимир, не нравится идея дробности эл. заряда. Хорошо. Пусть электрон выходит из боевого неупругого столкновения без потери составных частей, достаточных для сохранения целочисленного электрического заряда.
Почему обязательно -0,5 или меньше?

Дробные заряды кварков - отдельный вопрос.
27.08.2011 17:36#
putnik
Наглядно представить космос
> Пусть электрон выходит из боевого неупругого столкновения без потери составных частей, достаточных для сохранения целочисленного электрического заряда.

Если "без потери", тогда это обычное упругое соударение. :-)
Как мячик об стену...
27.08.2011 17:53#
Наглядно представить космос
>
>Если "без потери", тогда это обычное упругое соударение. :-Как мячик об стену.<

повторю: без потери составных частей. А стена то,м.б, гнилая? Так что не всё зависит от мячиков.

25.08.2011 21:36#
voix
Наглядно представить космос
Интересно, как в таком случае масштабировать время?
За сколько минут (секунд?) Земля-песчинка обернется вокруг Солнца-мячика? :)
26.08.2011 14:48#
lesnik
Наглядно представить космос
>Интересно, как в таком случае масштабировать время?

Можно никак не масштабировать. Но если ускорить в 10 млн раз, то обернётся за 3 секунды. Но такой масштабный множитель не очень хорошо подходит к другим процессам. В принципе можно взять число 1015. Если замедлить время во столько раз, то электрон будет обращаться вокруг атома порядка 1 секунды, а если ускорить, то возраст Вселенной составит около 15 лет.

Множитель 1010 подходит к живым системам. Немногим больше 1010 нейронов образуют мозг человека, а население Земли приближается к 1010 человек.
26.08.2011 18:14#
Наглядно представить космос
Наглядный пример того,насколько современная наука приблизилась к "видению" элементарных частиц. То есть - совершенного не "видения" их, которая проявляется в отсутствии их масштабной картинки при любом увеличении.
Это послужит поводом ,для людей будущего, утверждать что, научные верования нашего времени были настолько примитивны, насколько нам кажутся примитивными предыдущие верования.
Вести дневник и оставлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи
Логин:
Пароль:
Зарегистрироваться
Последние сообщения
Помощь
Всего дневников: 654

Пользователей
в системе: 2782

Всего записей
и комментариев: 50252

Записей и комментариев
за последние 24 часа: 13

АКТИВНЫЕ ДНЕВНИКИ


 
Энциклопедия | Новости | Блоги | Календарь | Право | Библиотека | Детские вопросы | ЖОБ При поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия