در دنیای ماکروسکوپی، زمین به دور خورشید حرکت میکند، در حالی که در دنیای میکروسکوپی، الکترونها به دور هسته اتم حرکت میکنند. اگرچه این دو به روشهای بسیار متفاوتی حرکت میکنند، ما اغلب زمین را با الکترونها مرتبط میدانیم،
بنابراین این سوال مطرح میشود: اگر زمین به اندازه یک الکترون کوچک شود، جهان پس از کوچک شدن به همان نسبت چقدر بزرگ خواهد بود؟ برای پاسخ به این سوال، ابتدا باید اندازه الکترون را بدانیم.
تصویر بالا یک مدل رایج از ساختار اتم را نشان میدهد. به نظر میرسد که الکترون خیلی کوچکتر از هسته نیست، اما این مقیاس اشتباه است.
الکترون چقدر کوچک است؟
اندازه یک ذره بنیادی مانند الکترون را نمیتوان با روشهای مرسوم اندازهگیری کرد، بنابراین دانشمندان در ابتدا از روش «پرتاب» تعداد زیادی الکترون به سمت الکترون هدف و سپس اندازهگیری پراکندگی الکترونهای «پرتاب شده» با مشاهده اندازه فضای اشغال شده توسط الکترون هدف استفاده کردند.
به این ترتیب، دانشمندان به این نتیجه رسیدهاند که قطر الکترون از 16-10 متر بزرگتر نیست.
برنده جایزه نوبل فیزیک در سال ۱۹۸۹، هانس-گئورگ دملت، پاسخ دقیقتری داد، به طور خلاصه، او یک «چاه پتانسیل یونی» با قطر تنها 22-10 متر ایجاد کرد. او یک «چاه پتانسیل یونی» با قطر تنها ۱۰^-۲۲ متر ایجاد کرد، و سپس مشاهده کرد که آیا میتواند یک الکترون را در خود نگه دارد یا خیر، و نتیجه آزمایش این است: که این «چاه پتانسیل یونی» واقعاً یک الکترون را در خود نگه میدارد.
این آزمایش نشان میدهد که قطر الکترون بزرگتر از22-10 متر نیست، بنابراین آیا اندازهگیری دقیقتری وجود دارد؟ ببخشید، حداقل هنوز نه، بنابراین میتوانیم قطر الکترون را به حداکثر مقدار آن، یعنی 22-10 متر، برسانیم. بسیار خب، برگردیم به اندازه جهان.
کیهان چقدر بزرگ است؟
پاسخ دقیقی برای این سوال وجود ندارد، دلیلش این است که جهانی که ما در آن زندگی میکنیم در حالت انبساط شتابدار است، به طور خاص، هر چه فاصله بین دو نقطه در جهان بیشتر باشد، فضای بین آنها بیشتر گسترش مییابد، یعنی وقتی فاصله بین دو نقطه در جهان از یک مقدار بحرانی فراتر رود، سرعت بین آنها به دلیل انبساط فضا و دور شدن از یکدیگر از سرعت نور فراتر خواهد رفت.
ما میدانیم که سرعت نور محدود است، به این معنی که نور ساطع شده از اجسامی که به دلیل انبساط جهان با سرعت فوقالعاده نور از ما دور میشوند، هرگز نمیتواند به زمین برسد. به عبارت دیگر، این بدان معناست که ما فقط میتوانیم محدوده محدودی از جهان را ببینیم که به آن جهان قابل مشاهده گفته میشود، که منطقهای کروی با قطر حدود ۹۳ میلیارد سال نوری است که مرکز آن زمین است و فراتر از این محدوده، میتوانیم بگوییم که چیزی نمیدانیم.
بحث دقیقی در مورد ناشناختهها نمیتوان انجام داد، بنابراین لازم است که جهان مورد بحث را کمی محدودتر کنیم و فقط در مورد جهانی که میتوانیم ببینیم بحث کنیم. بنابراین سوال ما را میتوان به طور دقیق به شرح زیر تعریف کرد: اگر زمین به اندازه یک الکترون کوچک شود، جهان قابل مشاهده پس از کوچک شدن به همان نسبت چقدر بزرگ خواهد بود؟
نتیجهگیری
تا اینجا همه دادهها مشخص شدهاند و فقط یک محاسبه ساده برای پاسخ به این سوال کافی است.
قطر متوسط زمین ۱۲۷۴۲ کیلومتر است و پس از کوچک شدن به اندازه یک الکترون، قطر آن22-10 متر میشود، یعنی انقباضی معادل ۱.۲۷۴۲ × 1029برابر.
جهان قابل مشاهده، با قطر ۹۳ میلیارد سال نوری، در همان مقیاس به حدود ۶.۹ × 3-10 متر یا ۶.۹ میلیمتر کوچک میشود. به عبارت دیگر، وقتی جهان قابل مشاهده تا این حد کوچک میشود، اندازه آن از تیلههای لعابداری که معمولاً میبینیم کوچکتر است.
ببینید، من معتقدم که افراد خلاق به یک موضوع بسیار جالب اشاره خواهند کرد: در دنیای میکروسکوپی، الکترون ممکن است مانند یک سیاره باشد، و در برخی از الکترونها، و ممکن است موجودی هوشمند مانند ما انسانها وجود داشته باشد.
برای آنها، الکترون مانند «زمین»، هسته مانند «خورشید»، کل اتم مانند «منظومه شمسی» و ترکیب متراکم اتمها، جهان میکروسکوپی آنها را تشکیل میدهد که آنها فقط میتوانند بخشی از آن را ببینند.
آیا چنین عالم صغیری میتواند وجود داشته باشد؟ باز هم، پاسخ دقیقی برای این سوال وجود ندارد، اما مسلم است که حتی اگر چنین عالم صغیری وجود داشته باشد، نمیتواند همان عالم صغیری باشد که ما در آن زندگی میکنیم.
زیرا در جهان ما، حرکت اجرام آسمانی مختلف تحت سلطه گرانش است، اما برای الکترونها، نقش گرانش حداقلی و اساساً ناچیز است، نقش غالب واقعی در واقع نیروی الکترومغناطیسی است و همه ما میدانیم که نیروی الکترومغناطیسی بسیار قویتر از گرانش است و همچنین نیروی دافعه الکترومغناطیس نیز وجود دارد.
منبع :https://vocal.media