представление о поперечнике электрона при увеличении в 10 млрд. раз. Такую модель электрона можно увидеть только в лупу.

К чему же мы пришли? В объеме, имеющем форму шара, с поперечником 1 м, находится едва заметная пылинка, занимающая положение в центре. Вокруг нее на различных расстояниях по определенным поверхностям, как бы по невидимым оболочкам, кружатся 26 электронов, различимых только в лупу. Атом по существу пуст. Вещество в виде

ядра и электронов занимает в нем только , роо ООО ШО ООО ООО его объема. Для сравнения можно привести нашу солнечную систему. Она фактически имеет блинообразную форму, но приближенно мы можем представить себе ее в виде шара с поперечником, равным удвоенному расстоянию от Солнца до отдаленнейшей планеты - Плутона, т. е. шара с поперечником 12 млрд. км. В этом огромном объеме Солнце, Земля и все другие планеты с их спутниками занимают ничтожное место, но все же отношение части этого объема, занятой веществом, к его пустой части будет в 200 раз больше, чем у атома.

Так как основой структуры всякого вещества является именно атом, можно сказать, что в телах вещество разбросано незначительными порциями , находящимися друг от друга на относительно очень большом расстоянии, а все тело в целом состоит главным образом из пустоты .

Мы неслучайно взяли слово пустота в кавычки. В обиходе мы считаем пустотой пространство, в котором ничего нет . Согласно взглядам современного естествознания такой совершенной пустоты нет. Под словом пустота надо понимать физическую среду, в которой действуют различные поля - электрические, тяготения и др., которые обладают способностью переносить энергию и передавать взаимодействие между частицами.

Но мы сделаем вид, что забыли об этом, и будем считать промежутки между частицами в атомах пустотой, поскольку она не имеет массы в общепринятом смысле и при отсутствии полей не оказывает препятствий движению частиц. А всевозможные сочетания атомов - молекулы и образованные из них тела - еще более пусты , так как атомы в них не прилегают вплотную друг к другу. В сущности говоря, степенью концентрации атомов в объеме вещества и определяется его масса и то, что мы в обиходе называем его 18

весом. Если бы вещество удалось спрессовать так, чтобы ядра его атомов сошлись вплотную, то все тела невероятно уменьшились бы в размерах, сохраняя в то же время свои вес. Кубический метр вещества, спрессованного до такой степени, превратился бы в невидимую пылинку объемом в миллионные доли кубического миллиметра.

Продолжая сравнение с булавочной головкой, можно подсчитать, что если весь материал, из которого построен

огромный современный линкор водоизмещением 45 ООО т, сжать так, чтобы ядра его атомов сошлись, то вещество его займет объем примерно булавочной головки, масса которого, однако, останется прежней. У нас на земле эта булавочная головка будет весить 45 тыс. т.

Может быть все это чистая фантазия и в природе этого не может быть? Нет, сверхтяжелые вещества, состоящие из спрессованных атомов, в природе существуют. Есть целые звезды, состоящие из такого вещества. Их называют белыми карликами. Одной из них является, например,

спутник Сириуса - Сириус-В. Он по размерам сходен с нашей Землей, а масса его равна массе Солнца. Один кубический сантиметр вещества Сириуса-В весил бы на Земле 100 кг. Один кубический метр этого вещества равен по весу атомному ледоколу Ленин .

Но это совсем не предел. Есть маленькая звездочка Росс-267. Ее средняя плотность Ю т на кубический сантиметр, следовательно 1 см вещества ее весит не 100 кг, как у Сириуса-В, а 10 ООО кг.

Но если вещество по существу представляет собой пустоту, то почему же оно непроницаемо? Почему молекулы воздуха, бомбардирующие снаружи баллон электронной лампы, не могут проникнуть внутрь?

Самый тонкий слой вещества состоит из столь большого числа атомов, что посторонние молекулы не могут пролететь сквозь него, не претерпев многократных столкновений с атомами и не израсходовав в результате этих столкновений всю свою энергию. Пленка металла толщиной 100 атомов уже непроницаема для газа, а стенка металлического баллона лампы имеет толщину около 0,5 мм, что соответствует примерно 5 10° атомам. Дело в том, что для столкновения с атомом вовсе не нужно стукнуться об его ядро. В пространстве, занимаемом атомом, действуют исключительно мощные силы, поэтому для элементарных частиц сближение на расстояния, соизмеримые с размерами атома, уже по сути дела представляют собой столкновение со всеми его последствиями.

По мере уменьшения расстояния между ядрами, имеющими одноименные заряды, силы отталкивания между ними увеличиваются. Еще до полного сближения частиц силы отталкивания возрастают настолько, что приближающаяся частица отбрасывается назад или же путь ее движения искривляется.

В заключение интересно привести сведения об удельном весе вещества протона. Он равен 12 10 . На земле 1 мм такого вещества весил бы 120 тыс. т.

Числа, связанные с электронами, бывают то фантастически малыми, то неимоверно большими. Они настолько отличны от всех привычных нам масштабов, что мы не воспринимаем их.

Что нам говорит, например, величина массы электрона 9 10 * г? Мы не постигаем всей неизмеримой малости этого числа. Чтобы облегчить понимание этого, попробуем подсчитать, сколько надо взять электронов, чтобы их общая масса составила 1 г. Это сделать просто. Для этого надо взять

9-10- 10 электронов.

Сравним это громадное число с другим, тоже чрезвычайно большим. Мы знаем, что при токе 1 а через поперечное сечение проводника в 1 сек проходит 1 кулон электричества, или 6,3 10* электронов.

На сколько первое число (10) превосходит второе (6,3 10*)? Надолго ли хватит 1 г электронов, чтобы поддерживать в цепи ток, например, 0,5 а, нужный для работы лампового батарейного приемника? Вообразим, что нам ждалось раздобыть бутылочку с 1 г электронов и что из нее воображаемый насос откачивает электроны и нагнетает их в радиоприемник. Сколько же времени сможет наша чудесная бутылочка питать приемник?

Найдем сначала, сколько секунд 1 г электронов сможет поддерживать ток 1 а. Для этого число электронов в грамме разделим на число электронов в кулоне:

10 1 с

10* сек 44 ООО 800 суток.

Приемник потребляет 0,5 а, следовательно 1 г электронов сможет питать его в течение 1 800 -2 = 3 600 суток == = Ю лет.

Один грамм электронов обеспечит Ю лет непрерывной работы приемника! Таков неожиданный результат нашего подсчета.

Но ведь никто не пользуется приемником непрерывно. Обычно его включают часа на 4 в день. При таком режиме

работы запаса питания в чудесной бутылочке с граммом электронов хватит на 60 лет. Можно с полным правом сказать, что столь удачная покупка обеспечит питание приемника на всю жизнь. Если же приемник не ламповый, а транзисторный, то наша бутылочка будет питать его несколько поколений.

Произведем для полноты картины еще один подсчет: сколько времени 1 г электронов сможет питать троллейбус? Троллейбус потребляет около 130 а. Один грамм электронов обеспечит

Jjl = 14 суток непрерывного движения троллейбуса.

Цифра тоже неожиданно большая, особенно в сопоставлении с длиной пробега троллейбуса. Делая по 40 кж/ч.

влддивосток.

трсшлеибус за 14 суток покрыл бы расстояние примерно 13 500 км, т. е. прошел бы с запада на восток всю нашу огромную страну. Две недели мчался бы без остановки 22

троллейбус через леса, поля, горы, тайгу, мимо городов, заводов, деревень, новостроек. Двадцать восемь раз день сменился бы ночью и ночь снова сменилась бы днем, пока, наконец, троллейбус не достиг бы берегов Тихого океана. И за все это время, за весь этот огромный путь через его мотор прошел бы только 1 г электронов.

Кстати, многих может заинтересовать вопрос: в каком же количестве вещества содержится 1 г электронов? Можно подсчитать, что, напри-

мер, 1 г электронов содержится в куске железа весом около 4 кг.

Не надо думать, что вопрос об 1 г электронов имеет чисто шуточный характер. Большая часть элементарных частиц имеет массу и сопоставления в этой области вполне возможны. Вот еще один примерно подобный же вопрос: какова масса киловатт-часа? Казалось бы, что киловатт-час представляет собой определенную единицу и нельзя ставить вопрос о его массе. Но между тем на этот вопрос можно ответить совершенно точно. По одному из основных уравнений теории относительности энергия Е равна:

в этой гм>E

1ТРАММ

Е - тс,

где т - масса вещества, ас - скорость света.

Подставив соответствующие величины, найдем, что масса киловатт-часа равна 4 10 * г. Итого 4 стомиллионные доли грамма вещества эквивалентны киловатт-часу. Работа атомных реакторов и других атомных устройств, в которых масса переходит в энергию, весьма авторитетно подтверждает физическую реальность подобных соотношений.