0 просмотров

№ 2947: ВСЕ ЕСТЬ — В ЦИФРАХ

Сегодня все есть — в цифрах. Инженерный колледж Университета Хьюстона представляет сериал о машинах, на которых работает наша цивилизация, и о людях, чья изобретательность их создала.

Цветок. Скала. Тостер печь. Все очень разные вещи. И все сделано из одного и того же материала.

В средней школе мы узнали об основных строительных блоках Вселенной — атомах. Они состоят всего из трех разных частиц — протонов, нейтронов и электронов. Детали немного изменились за эти годы. Электроны больше не вращаются вокруг ядра атома, как планеты вокруг звезды. Теперь они играют в прятки в облаках вероятностей. И мы можем разделить эти крошечные частицы на более мелкие фрагменты, если захотим. Но протоны, нейтроны и электроны — это все, что нам нужно, чтобы хорошо рассмотреть все, с чем мы сталкиваемся в повседневной жизни. Всего три частицы — ингредиенты цветов, камней, тостеров и всего остального.

Электронные орбитали атома неона

Электронные орбитали атома неона (Национальная лаборатория Лоуренса в Беркли)

Наш мир начинает обретать форму, когда мы смешиваем эти ингредиенты вместе. Один протон плюс один электрон дают нам атом водорода. Шесть протонов, шесть нейтронов и шесть электронов, и у нас есть атом углерода. Но не каждая комбинация частиц держится вместе. Всего в природе существует чуть менее 100 типов атомов или элементов.Куда бы вы ни отправились во Вселенной, вы найдете только эти 100 или около того разновидностей атомов.

Статья в тему:  Как настроить себя на вселенную

Не в равных пропорциях, конечно. Два самых легких вещества, водород и гелий, составляют 98 процентов того, что мы видим во Вселенной. У них несправедливое преимущество в том, что они появились вскоре после Большого Взрыва. Большинству других элементов пришлось ждать, пока их произведут гигантские ядерные реакторы, известные как звезды. Как выразился астрофизик Карл Саган, «…кальций в наших зубах, железо в нашей крови… мы сделаны из звездного вещества».

Изображение предоставлено Европейским космическим агентством. Он указан как область звездообразования LH 95 в Большом Магеллановом Облаке. Изображение было получено с помощью космического телескопа Хаббл.

Изображение предоставлено Европейским космическим агентством. Он указан как область звездообразования LH 95 в Большом Магеллановом Облаке. Изображение было получено с помощью космического телескопа Хаббл. (Европейское космическое агентство/Википедия)

Большая часть водорода и гелия во Вселенной все еще заключена в звездах. Здесь, на Земле, во внешней коре преобладают такие элементы, как кислород и калий. В целом всего 8 элементов составляют 99 процентов того, что мы находим здесь, на Земле, — свидетельство простоты.

История начинает усложняться, когда мы смотрим на молекулы — атомы, объединившие силы. Все мы знаем химическую формулу воды: H2O — два атома водорода, связанные с одним атомом кислорода. Но молекулы могут состоять из любого количества атомов. И молекулярные свойства зависят не только от атомов, но и от того, как они связаны друг с другом. ДНК человека представляет собой молекулу, состоящую всего из пяти различных элементов: углерода, водорода, кислорода, азота и фосфора. Но количество отдельных атомов исчисляется сотнями миллиардов. А, как мы знаем, две нити ДНК, идентичные на 99,9%, могут вести себя совершенно по-разному. Когда атомы объединяются, возможности почти безграничны.

Статья в тему:  Когда вселенная против тебя

Структура ДНК с подробным указанием структуры четырех оснований, аденина, цитозина, гуанина и тимина, а также расположение большой и малой бороздки.

Структура ДНК с подробным указанием структуры четырех оснований, аденина, цитозина, гуанина и тимина, а также расположение большой и малой бороздки. (Зефирис/Википедия)

Но все начинается с простой троицы частиц — протонов, нейтронов и электронов.Такая дико богатая вселенная; такое удивительно скромное основание.

Цветок Nelumno nucifera в ботаническом саду Аделаиды. Неизвестная белая скала. Тостер печь
Слева направо: цветок Nelumno nucifera в ботаническом саду в Аделаиде (Перипит/Википедия), неизвестная белая скала (Джон Зандер/Википедия) и тостер (Википедия)

Я Энди Бойд из Хьюстонского университета, где нас интересует, как работают изобретательные умы.

Примечания и ссылки:

При включении искусственно созданных элементов список элементов увеличивается до 118.

Изобилие во Вселенной Элементов. С веб-сайта: http://periodictable.com/Properties/A/UniverseAbundance.html. По состоянию на 20 мая 2014 г.

Нуклеосинтез. С сайта Википедии: http://en.wikipedia.org/wiki/Нуклеосинтез. По состоянию на 17 апреля 2014 г.

Десять самых распространенных элементов в земной коре. С веб-сайта лабораторий Джефферсона: http://education.jlab.org/glossary/abund_ele.html. По состоянию на 17 апреля 2014 г.

Этот эпизод впервые вышел в эфир 22 мая 2014 года.

1988–2014 Copyright © Двигатели нашей изобретательности.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
0
Оставьте комментарий! Напишите, что думаете по поводу статьи.x
Adblock
detector