If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Ако си зад уеб филтър, моля, увери се, че домейните *. kastatic.org и *. kasandbox.org са разрешени.

Основно съдържание
Текущ час:0:00Обща продължителност:13:14

Видео транскрипция

Това, което искам да направя в това видео, е да открия какво се случва, когато става въпрос за наистина малки мащаби. Преди дори да се замислим за това ми се ще да се запознаем с подходящите мерни единици. Всички знаем как изглежда един метър. Средностатистическият възрастен е малко под два метра. Ако се раздели един метър на хиляда части, то една от тези части би била милиметър. Мисля, че знаем какво е един милиметър. Ако ти е попадала линийка, това е най-малкото деление на нея. Дори то трудно се вижда. Ако се разделят тези милиметри на 1000 части, ще се получи микрометър. Друг начин за осмисляне на микрометъра е като една милионна част от метъра. Това може би е отвъд онова, което сме свикнали да възприемаме Ако се вземат тези микрометри и се разделят на по 1000 части, би се получил нанометър. Сега сме на една милиардна част от метъра. Разделено по 1000 се получава пикометър. Значи един пикометър е една хилядна от една милиардна метъра, или една трилионна от един метър. Ако един пикометър се раздели на 1000, се получава фемтометър. Тоест, това са невъобразимо малки неща. Сега, щом се запозна с мерните единици, нека разберем какви неща можем да очакваме да видим в тези различни мащаби. Ще започна оттук. Написани са и отляво, но със снимки по-добре се възприема. Започваме с тази пчела. На случаен принцип избрах нещо от този мащаб. Има наистина много, почти безкраен брой неща, които можех да избера за този пример. Средностатистическата пчела обаче е дълга два сантиметъра. Тази пчела тук е около една стотна от дължината на средностатистическия човек. Пчелата обаче не е особено вълнуваща, макар и да е интересно да се види толкова отблизо. Въпреки това, медоносната пчела не е нещо, което можем да осмислим съвсем. Всички сме виждали пчели. Сега искам да приближа и да погледна нещо, което е 50 пъти по-малко от една пчела. Нещо, което, ако ти покажа колко е голямо в сравнение с една пчела, би изглеждало като нещо такова. Правя го грубо. Това е домашен акар, а това тук са две снимки на домашни акари. Домашните акари изглеждат като едни странни, извънземни същества, но изумителното относно тях е, че са навсякъде. Навсякъде около нас са. Сигуно имаш много от тях по кожата си или където и да е в момента, което е леко зловещо. В момента обаче говорим за мащаби, а средностатистическият акар – преди малко говорихме за сантиметри, а сега става дума за милиметри – средностатистическият домашен акар е по-малко от половин милиметър. Ако пък става дума за микрометри, той е дълъг около 400 микрометра. Значи тази дължина тук е около 400 микрометра, или около една петдесета – помни, това огромно нещо, което показвам тук, е пчела, то е една петдесета от дължината на пчелата. Поставено по друг начин, за който може би си чувал, това е увеличена снимка на човешка коса. Може и да си кажеш: "О, Боже, този човек има ужасна коса!", но това не е така. Ако погледнеш собствената си коса под електронен микроскоп, ще се зарадваш, ако изглежда толкова добре. Този човек – виждал съм снимки, всъщност, на по-увредена коса. Тази сигурно е копринено гладка. Диаметърът на човешкия косъм обаче, и това е средно, в зависимост от това за чия коса се отнася, диаметърът на човешкия косъм е около 100 – не се вижда, когато пиша с този цвят, е широк около 100 микрометра. Това е диаметърът. Тоест, той е една четвърт от дължината на домашния акар. Ако пък нарисувам човешки косъм до тази пчела, би изглеждало като нещо такова. Би било около – а рисувам целия косъм – т.е. ширината му би била като на това, което сега нарисувах. Нека си спомним, че тук наблюдаваме пчела. Изглежда като някакъв гигант, но всъщност е пчела. Нека се приближим дори повече. Започнахме с медоносната пчела. Увеличихме 50 пъти, за да стигнем до домашния акар. Увеличихме още четири пъти, за да стигнем до ширината на човешкия косъм. Ако увеличим още малко сега, вече сме в микрометрични мащаби. Ако увеличим по още около 10 пъти, ще стигнем до мащаба на клетката. Това е червена кръвна клетка. Мисля, че това тук е бяла кръвна клетка. Около шест до осем микрометра. Отново, ако нарисувам клетка спрямо човешки косъм, вероятно би би изглеждало така. Нещо от подобен мащаб, което все още можем донякъде да осмислим, е ширината на паяжината на паяка. Тя е от близо три до осем микрометра. Тоест, ако начертая малко паяжина на същата диаграма, би изглеждало като нещо такова. Това е снимка на паяжината на паяк. Отново, нещо, което донякъде можем да възприемем. Можем да се допрем до нея, можем да я докоснем, можем да я видим, ако Слънцето се отразява по определен начин, или ако е леко влажна. Това обаче е едва ли не най-тънкото нещо, което човек може да възприеме, а то е в скалата на микрометъра. В същия мащаб започват някои от по-големите бактерии. Бактериите могат да са от – говоря много грубо – 1 до 10 микометра. Тоест, в общия случай те са по-малки от клетките. Повечето бактерии са по-малки от повечето клетки. За да преценим ние къде сме по тази скала, съм я оставил ето тук. Нека не забравяме, че започнахме с хора. Разделяш на 100 и получаваш пчела. Всяка от тези черти тук е разделение по 10. Тоест, това е разделено по 10. Раздели отново на 10 и си разделен по размер на 100. Отново делено на 10 и се получава милиметър. Разделили сме на 1000. Разделяме отново на 10 и се получават десети от милиметрите, което е приблизително големината на човешкия косъм. Разделяме пак на 10 и стават десетки от микрометрите. На 10 отново и влизаме в скалата на микрометъра. Сега говорим за човешки косъм – не, не човешки косъм. За него говорихме тук горе. Говорим за клетки. Говорим за бактерии. Сега нещата ще станат много откачени. Сега нещата ще станат наистина много откачени. Това беше при нещата в микрометров мащаб. Сега ще навлезем в мащаба на стотиците нанометри. Само за да усетим как стоят нещата – нека си спомним, че нанометърът е една хилядна от микрометъра, т.е. 100 нанометра биха били една десета от микрометъра. Тази картина тук, това огромно и прилично на планета или астероид нещо, е бяла кръвна клетка. Голямото синьо нещо на това изображение. Ако намаля образа, би изглеждало като това тук. Наистина изумителното в тази картина обаче по ред причини, са тези малки зелени неща, които се появяват, след като са се размножили, от повърхността на тази бяла кръвна клетка. Тези неща тук са ХИВ вируси. Ако сега увеличим с около 100 до 1000 пъти размера на клетката, стигаме до размера на вируса. Всичкият генетичен материал, нужен за репликирането на този вирус, е вътре във всяка от тези малки капсули. Вътре, точно в тези малки зелени контейнери. Сега ще се върнем на нашата скала – нека я поместя тук – вече сме в мащаба на вирусите. Тоест, в стотиците на нанометъра. Ако разделим по 10 и после по още 10, ще получим мащаба на нанометъра. Точно в мащабите на нанометъра се стига до ширината на двойната спирала на молекулата на ДНК. С други думи, ако приближим това тук и то е представата на един художник за него, очевидно. Така че това не е точно изображение на ДНК молекула. Ширината на двойната спирала обаче е около два нанометра. Друг начин за осмисляне е като приблизително една шестдесета от диаметъра на някоя от тези вирусни капсули. Нужно й е да е толкова, защото трябва да се намотае съвсем, за да се побере в някоя от тези капсули. За да изясним, това е само ширината на ДНК-то. То е много по-дълго. Можем да поговорим за това в бъдещи видеа. Отново, намираме се в много малък мащаб. Ако искаме да си го представим в метри, сме на две милиардни от метъра. 500 милиона от тези едни до други биха образували метър. Поставено по друг начин, това са две милионни от милиметъра. Отново, наистина малко. Можеш да сложиш едно до друго една молекула ДНК, втора и ако се докосват, можеш да сложиш 500 000 една до друга в един милиметър. Това е невъобразимо малък обем. Сега ще ти представя друга мерна единица, която е леко необичайна; не пасва на модела за представка с метър отзад. Това е ангстрьом. 10 ангстрьома са равни на един нанометър. Тоест, ширината на двойната ДНК спирала е два нанометра, или 20 ангстрьома. Ако пък разделим отново на 10 ще се получи нещо, което е 2 ангстрьома, или 0.2 нанометра широко – водната молекула. Може би, вместо да използвам червено, трябваше да избера синьо или нещо такова. Това тук обаче е кислород, който е свързан с два водорода. Това, което наблюдаваме сега е доста отвъд човешкото възприятие, или дори нещата, които можем да концептуализираме. Дори да не става дума за възприятие, на мен ми е трудно да си представя с колко малки неща си имаме работа в момента. Реално става дума – спомни си, боравим с под една пета от една милиардна част от метъра, или една пета от една милионна част от милиметъра. Нещо, което за мен е невъобразимо. Сега обаче нещата ще станат дори по-малки. Ако увеличим някой от тези водородни атоми – тук нещата вече стават абстрактни – вече сме в квантовото измерение. Тук трудно се определя къде свършва едно нещо и започва друго. Също така, кое е истинско? Кое не е? Всякакви такива щуротии. Ако се постараем максимално обаче, приближим и сложим някакви очертания на водородния атом – защото електроните могат да скачат навсякъде – но ако сложим някакви граници на мястото, където електроните е най-вероятно да бъдат намерени, то диаметърът на водородния атом е около един ангстрьом. От тази диаграма също има смисъл да е така. Той е една втора от диаметъра на тази водна молекула. Това, което е особено необичайно при този атом е, че той е наистина невероятно малък Нещо, което не можем; спомни си, това е една десетомилиардна част от метъра, или една десетомилионна част от милиметъра, тоест нещо, което наистина не можем да си представим. Още по-невероятно е, че основно е празно пространство. Стигнали сме до такива малки размери, опитваме се да се приближим до тези фундаментални единици, а това тук е почти само празно пространство. Това е така, защото, ако погледнем един електрон, и кажем, че радиусът е тук, би било трудно да се каже къде той започва и свършва. Трябва да се направят действия, свързани със заряда. Дори не говорим за квантови ефекти и други подобни неща. Един електрон има радиус от около 10 на минус трета от една пета от ангстрьома. Ядрото на водородният атом пък, което по същество е само един протон, има радиус от – при това няма нужда да се притесняваш за това число тук. Общо взето е от същия тип величина. Това е около една десетохилядна от ангстрьома. Само, за да си представим за какво става дума, ако се вземе, ако се погледне целия радиус на атома като един ангстрьом, просто за да имаме идея за мащаба на атома и колко свободно пространство има в него, ако дори искаме да осмислим какво е свободно пространство. Представи си ядрото като камъче в центъра на футболен стадион с купол. Представи си електрона като пчела, която просто лети в различни части из целия обем вътре в този стадион. Очевидно, това е квантова пчеличка, така че може да скача от място на място, и не е лесно да се предскаже къде ще отиде, и така нататък. Това обаче ще ти даде усещане за мащаба на електрона и протона спрямо атома като цяло. Дори по-откачено, дава чувство за това колко са празни атомите, а и материята като цяло.