Физичарите од САД успеале да снимат поединечни атоми на фотографии со рекордна резолуција, пренесува Day.Az повикувајќи се на Vesti.ru.

Научниците од Универзитетот Корнел во САД успеаја да фатат поединечни атоми на фотографии со рекордна резолуција - помалку од половина ангстром (0,39 Å). Претходните фотографии имаа половина од резолуцијата - 0,98 Å.

Моќните електронски микроскопи кои можат да ги видат атомите постојат веќе половина век, но нивната резолуција е ограничена од брановата должина на видливата светлина, која е поголема од дијаметарот на просечниот атом.

Затоа, научниците користат одреден аналог на леќи кои ги фокусираат и зголемуваат сликите во електронски микроскопи - ова е магнетно поле. Сепак, флуктуации магнетно полего искривуваат добиениот резултат. За да се отстранат изобличувањата, се користат дополнителни уреди кои го коригираат магнетното поле, но во исто време ја зголемуваат сложеноста на дизајнот на електронскиот микроскоп.

Претходно, физичарите од Универзитетот Корнел развија уред за детектор со пикселна низа со електронски микроскоп (EMPAD), кој го замени комплексен системгенератори кои ги фокусираат дојдовните електрони во една мала матрица со резолуција од 128x128 пиксели, чувствителна на поединечни електрони. Секој пиксел го снима аголот на рефлексија на електронот; Знаејќи го тоа, научниците ја користат техниката на птиакографија за да ги реконструираат карактеристиките на електроните, вклучувајќи ги и координатите на точката од која е ослободен.

Атоми во највисока резолуција

Дејвид А. Мулер и сор. Природа, 2018 година.

Во летото 2018 година, физичарите одлучија да го подобрат квалитетот на добиените слики на рекордно високо ниво денесдозволи. Научниците прикачија лист од 2D материјал, молибден сулфид MoS2, на подвижен зрак и испукаа електронски зраци со ротирање на зракот под различни агли до изворот на електрони. Со помош на EMPAD и ptaycography, научниците ги утврдија растојанијата помеѓу поединечните атоми на молибден и добија слика со рекордна резолуција од 0,39 Å.

„Во основа го создадовме најмалиот владетел на светот“, објаснува Сол Грунер, еден од авторите на експериментот. На добиената слика, беше можно да се забележат атоми на сулфур со рекордна резолуција од 0,39 Å. Згора на тоа, беше можно дури и да се забележи место каде недостасува еден таков атом (означено со стрелка).

Атоми на сулфур во рекордна резолуција

Трул почна да фаќа атоми, да гребе електрони од нив, да меси протони додека не му треперат само прстите, подготви тесто за протони, постави електрони околу него и - за следниот атом; Не поминаа ни пет минути додека тој држеше блок од чисто злато во рацете: го подаде на муцката, а таа, откако го проба блокот на забот и кимна со главата, рече:
- И навистина е злато, но јас не можам да бркам атоми така. Јас сум преголем.
- Во ред е, ќе ви дадеме посебен уред! - го убеди Трул.

Станислав Лем, Киберијада

Дали е можно, со помош на микроскоп, да се види атом, да се разликува од друг атом, да се набљудува уништувањето или формирањето на хемиска врска и да се види како една молекула се трансформира во друга? Да, ако не е едноставен микроскоп, туку атомска сила. И не треба да се ограничувате на набљудување. Живееме во време кога микроскопот со атомска сила повеќе не е само прозорец во микросветот. Денес овој уред може да се користи за движење на атоми, уништување хемиски врски, проучување на границата на истегнување на единечни молекули - па дури и за проучување на човечкиот геном.

Букви направени од ксенонски пиксели

Гледањето на атомите не било секогаш толку лесно. Историјата на микроскопот со атомска сила започна во 1979 година, кога Герд Карл Биниг и Хајнрих Рорер, кои работеа во Истражувачкиот центар IBM во Цирих, почнаа да создаваат инструмент кој ќе овозможи проучување на површини со атомска резолуција. За да дојдат до таков уред, истражувачите одлучија да го искористат ефектот на тунелирање - способноста на електроните да ги надминат навидум непробојните бариери. Идејата беше да се одреди позицијата на атомите во примерокот со мерење на јачината на струјата на тунелирање што произлегува помеѓу сондата за скенирање и површината што се проучува.

Биниг и Рорер успеаја и влегоа во историјата како пронаоѓачи на микроскопот за скенирање тунели (STM), а во 1986 година ја добија Нобеловата награда за физика. Микроскопот за скенирање тунели направи вистинска револуција во физиката и хемијата.

Во 1990 година, Дон Ајглер и Ерхард Швајцер, работејќи во Истражувачкиот центар IBM во Калифорнија, покажаа дека STM може да се користи не само за набљудување на атомите, туку и за манипулирање со нив. Со помош на сонда за микроскоп за скенирање тунели, тие ја создадоа можеби најпопуларната слика што ја симболизира транзицијата на хемичарите кон работа со поединечни атоми - тие насликаа три букви на површината на никел со 35 атоми на ксенон (сл. 1).

Биниг не мируваше на своите ловорики - во годината што ја доби Нобелова наградаЗаедно со Кристофер Гербер и Келвин Квајт, кои исто така работеа во Истражувачкиот центар IBM во Цирих, тој започна да работи на друг уред за проучување на микросветот, без недостатоци својствени за STM. Факт е дека со помош на микроскоп за скенирање тунели беше невозможно да се проучуваат диелектрични површини, туку само проводници и полупроводници, а за да се анализираат вторите, неопходно беше да се создаде значителен вакуум помеѓу нив и сондата за микроскоп. Сфаќајќи дека создавањето на нов уред е полесно отколку надградба на постоечка, Биниг, Гербер и Квајт го измислиле микроскопот за атомска сила или AFM. Принципот на неговото функционирање е радикално различен: за да се добијат информации за површината, тие не ја мерат моменталната јачина што се појавува помеѓу сондата за микроскоп и примерокот што се проучува, туку вредноста на привлечните сили што се појавуваат меѓу нив, односно слабите. нехемиски интеракции - ван дер Валс сили.

Првиот работен модел на AFM беше релативно едноставен. Истражувачите преместија дијамантска сонда над површината на примерокот, поврзана со флексибилен микромеханички сензор - конзола направена од златна фолија (привлечноста се јавува помеѓу сондата и атомот, конзолата се наведнува во зависност од силата на привлекување и го деформира пиезоелектрикот) . Степенот на свиткување на конзолата беше одреден со помош на пиезоелектрични сензори - на сличен начин како што жлебовите и гребените на винил плоча се претвораат во аудио снимка. Дизајнот на микроскопот со атомска сила му овозможи да открие привлечни сили до 10-18 њутни. Една година по создавањето на работен прототип, истражувачите успеаја да добијат слика од топографијата на површината на графит со резолуција од 2,5 ангстроми.

Во текот на трите децении што поминаа оттогаш, AFM се користи за проучување на речиси секој хемиски објект - од површината на керамичкиот материјал до живите клетки и поединечните молекули, и во статична и динамична состојба. Микроскопијата со атомска сила стана работа на хемичарите и научниците за материјали, а бројот на студии кои го користат овој метод постојано расте (сл. 2).

Со текот на годините, истражувачите избираа услови и за контактно и за бесконтактно проучување на објекти користејќи микроскопија на атомска сила. Контактниот метод е опишан погоре и се заснова на ван дер Валсовата интеракција помеѓу конзолата и површината. Кога работи во режим без контакт, пиезовибраторот ги возбудува осцилациите на сондата со одредена фреквенција (најчесто резонантна). Силата што ја врши површината предизвикува промена и на амплитудата и на фазата на осцилациите на сондата. И покрај некои недостатоци на методот без контакт (првенствено чувствителност на надворешен шум), тој го елиминира влијанието на сондата врз предметот што се проучува и затоа е поинтересен за хемичарите.

Жив на сонди, во потрага по врски

Микроскопијата со атомска сила стана бесконтактна во 1998 година благодарение на работата на студентот на Биниг, Франц Јозеф Гисибл. Токму тој предложи да се користи кварцен референтен осцилатор со стабилна фреквенција како конзола. 11 години подоцна, истражувачите од лабораторијата IBM во Цирих презедоа уште една модификација на бесконтактната AFM: улогата на сензорска сонда не ја играше остар дијамантски кристал, туку единствена молекула - јаглерод моноксид. Ова овозможи да се премине кон субатомска резолуција, како што покажа Лео Грос од одделот на IBM во Цирих. Во 2009 година, користејќи AFM, тој направи видливи не атоми, туку хемиски врски, добивајќи прилично јасна и недвосмислено читлива „слика“ за молекулата на пентаценот (сл. 3; Науката, 2009, 325, 5944, 1110-1114, doi: 10.1126/science.1176210).

Убеден дека хемиските врски може да се видат со помош на AFM, Лео Грос одлучи да оди подалеку и да користи микроскоп со атомска сила за мерење на должината и редот на врските - клучни параметри за разбирање хемиска структура, и следствено, својствата на супстанциите.

Потсетете се дека разликата во редоследот на врските покажува различни значењагустина на електрони и различни меѓуатомски растојанија помеѓу два атома (во едноставни термини, двојната врска е пократка од една врска). Кај етанот редот на врската јаглерод-јаглерод е еден, кај етиленот е два, а кај класичната ароматична молекула бензен редот на врската јаглерод-јаглерод е поголем од еден, но помал од два и се смета дека е 1,5.

Одредувањето на редоследот на врската е многу потешко кога се движите од едноставни ароматични системи кон рамни или масивни поликондензирани циклични системи. Така, редоследот на врски во фулерените, кој се состои од кондензирани пет- и шест-члени јаглеродни прстени, може да има вредност од еден до два. Истата несигурност е теоретски својствена за полицикличните ароматични соединенија.

Во 2012 година, Лео Грос, заедно со Фабијан Мон, покажаа дека микроскопот со атомска сила со бесконтактна метална сонда модифицирана со јаглерод моноксид може да ги измери разликите во распределбата на полнежот на атомите и меѓуатомските растојанија - односно параметрите поврзани со редот на врската ( Науката, 2012, 337, 6100, 1326–1329, doi: 10.1126/science.1225621).

За да го направат ова, тие проучувале два типа хемиски врски во фулерен - врска јаглерод-јаглерод, заедничка за двата шестчлени прстени што содржат јаглерод на C60 фулеренот и врска јаглерод-јаглерод, заедничка за пет и шест. -членувани прстени. Микроскопот со атомска сила покажа дека кондензацијата на шестчлените прстени создава врска која е пократка и со поголем ред од кондензацијата на цикличните фрагменти C 6 и C 5 . Студијата за карактеристиките на хемиското поврзување во хексабензокороненот, каде што уште шест C 6 прстени се симетрично лоцирани околу централниот C 6 прстен, ги потврди резултатите од квантното хемиско моделирање, според кое редот C-C врски централен прстен(на Сл. 4 писмото јас) мора да биде поголема од врските што го поврзуваат овој прстен со периферните циклуси (на слика 4 буквата ј). Слични резултати се добиени за покомплексен полицикличен ароматичен јаглеводород кој содржи девет шестчлени прстени.

Редоследот на врски и меѓуатомските растојанија, се разбира, беа од интерес за органските хемичари, но тоа беше поважно за оние кои работеа на теоријата на хемиски врски, предвидувањето реактивности проучување на механизмите хемиски реакции. Сепак, и синтетичките хемичари и специјалисти во проучувањето на структурата на природните соединенија беа изненадувачки: се покажа дека микроскопот со атомска сила може да се користи за да се одреди структурата на молекулите на ист начин како NMR или IR спектроскопијата. Покрај тоа, тој дава јасен одговор на прашања со кои овие методи не можат да се справат.

Од фотографија до кино

Во 2010 година, истиот Лео Грос и Рајнер Ебел успеаја недвосмислено да ја воспостават структурата на природното соединение - цефаландол А, изолирано од бактерија Dermacoccus abyssi(Хемија на природата, 2010, 2, 821-825, doi: 10.1038/nchem.765). Составот на цефаландол А беше претходно воспоставен со помош на масена спектрометрија, но анализата на спектрите NMR на ова соединение не даде јасен одговор на прашањето за неговата структура: можни се четири опции. Со помош на микроскоп со атомска сила, истражувачите веднаш елиминирале две од четирите структури, а од преостанатите две правилен изборнаправени со споредување на резултатите добиени со помош на AFM и квантни хемиски симулации. Задачата се покажа како тешка: за разлика од пентаценот, фулеренот и коронените, цефаландол А не содржи само атоми на јаглерод и водород, покрај тоа, оваа молекула нема рамнина на симетрија (слика 5) - но и овој проблем беше решен.

Уште една потврда дека микроскопот со атомска сила може да се користи како аналитичка алатка е добиена во групата на Оскар Кустанца, кој во тоа време работел во инженерско училиштеУниверзитетот во Осака. Тој покажа како да се користи AFM за да се разликуваат атомите кои се разликуваат едни од други многу помалку од јаглеродот и водородот ( Природата, 2007, 446, 64–67, doi: 10.1038/nature05530). Кустант ја испитувал површината на легура составена од силициум, калај и олово со позната содржина на секој елемент. Како резултат на бројни експерименти, тој открил дека силата што произлегува помеѓу врвот на сондата AFM и различни атоми, варира (сл. 6). На пример, најсилната интеракција е забележана кога се истражува силиконот, а најслабата интеракција е забележана кога се истражува олово.

Се претпоставува дека во иднина резултатите од микроскопијата на атомската сила за препознавање на поединечни атоми ќе се обработуваат на ист начин како и резултатите од NMR - со споредување на релативните вредности. Бидејќи точниот состав на иглата на сензорот е тешко да се контролира, апсолутната вредност на силата помеѓу сензорот и различни атомиповршината зависи од експерименталните услови и брендот на уредот, но односот на овие сили за кој било состав и облик на сензорот останува константен за секој хемиски елемент.

Во 2013 година, се појавија првите примери за користење на AFM за да се добијат слики од поединечни молекули пред и по хемиски реакции: се создава „фотосет“ од производите и посредниците на реакцијата, кои потоа може да се монтираат во еден вид документарен филм (Науката, 2013, 340, 6139, 1434–1437; doi: 10.1126/science.1238187).

Феликс Фишер и Мајкл Кроми од Универзитетот во Калифорнија во Беркли нанесоа сребро на површината 1,2-бис[(2-етинилфенил)етинил]бензен, ги сликаше молекулите и ја загреа површината за да иницира циклизација. Половина од оригиналните молекули се претворија во полициклични ароматични структури составени од споени пет шестчлени и два петчлени прстени. Друга четвртина од молекулите формираа структури составени од четири шестчлени прстени поврзани преку еден четиричлен прстен и два петчлени прстени (сл. 7). Останатите производи беа олигомерни структури и, во помали количини, полициклични изомери.

Овие резултати двапати ги изненадија истражувачите. Прво, само два главни производи беа формирани за време на реакцијата. Второ, нивната структура беше изненадувачка. Фишер забележува дека хемиската интуиција и искуство овозможиле да се извлечат десетици можни производиреакции, но ниту една од нив не одговараше на соединенијата што се формираа на површината. Можно е појавата на атипични хемиски процеси да била олеснета со интеракцијата на почетните супстанции со подлогата.

Секако, по првите сериозни успеси во проучувањето на хемиските врски, некои истражувачи одлучија да го користат AFM за да ги набљудуваат послабите и помалку проучени интермолекуларни интеракции, особено водородните врски. Сепак, работата во оваа област допрва започнува, а резултатите се контрадикторни. Така, некои публикации известуваат дека микроскопијата со атомска сила овозможила да се набљудува водородната врска ( Науката, 2013, 342, 6158, 611–614, doi: 10.1126/science.1242603), други тврдат дека ова се само артефакти поради дизајнерските карактеристики на уредот и експериментални резултатитреба да се толкува повнимателно ( Писма за физички преглед, 2014, 113, 186102, doi: 10.1103/PhysRevLett.113.186102). Можеби конечниот одговор на прашањето дали водородот и другите интермолекуларни интеракции можат да се набљудуваат со помош на микроскопија на атомска сила ќе се добие веќе во оваа деценија. За да го направите ова, потребно е да ја зголемите резолуцијата на AFM барем неколку пати повеќе и да научите да добивате слики без пречки ( Физички преглед Б, 2014, 90, 085421, doi: 10.1103/PhysRevB.90.085421).

Синтеза на единечна молекула

ВО во способни рацеИ STM и AFM се претвораат од уреди способни да ја проучуваат материјата во уреди способни намерно да ја менуваат структурата на материјата. Со помош на овие уреди веќе е можно да се добие „најмалата хемиски лаборатории“, во која наместо колба се користи потпора, а наместо молови или милимоли реактанти се користат поединечни молекули.

На пример, во 2016 г меѓународна групаНаучниците предводени од Такаши Кумагаи користеле микроскопија на атомска сила без контакт за да ја претворат молекулата на порфицен од една во друга форма ( Хемија на природата, 2016, 8, 935-940, doi: 10.1038/nchem.2552). Порфиценот може да се смета за модификација на порфирин, чиј внатрешен прстен содржи четири атоми на азот и два атоми на водород. Вибрациите на сондата AFM пренесоа доволно енергија на молекулата на порфицен за да ги пренесат овие водогени од еден атом на азот во друг, а резултатот беше „огледална слика“ на оваа молекула (сл. 8).

Тимот, предводен од неуморниот Лео Грос, исто така покажа дека е можно да се иницира реакција на една молекула - тие го претворија дибромомантраценот во десетчлен цикличен дијн (сл. 9; Хемија на природата, 2015, 7, 623-628, doi: 10.1038/nchem.2300). За разлика од Кумагаи и соработниците, тие користеле микроскоп за скенирање на тунели за да ја активираат молекулата, а резултатот од реакцијата бил следен со помош на микроскоп со атомска сила.

Комбинираната употреба на микроскоп за скенирање тунел и микроскоп со атомска сила дури овозможи да се добие молекула што не може да се синтетизира со користење на класични техники и методи ( Природа нанотехнологија, 2017, 12, 308-311, doi: 10.1038/nnano.2016.305). Ова е триангулен, нестабилен ароматичен дирадикал чие постоење беше предвидено пред шест децении, но сите обиди за синтеза не успеаја (сл. 10). Хемичарите од групата на Нико Павличек го добија посакуваното соединение со отстранување на два атоми на водород од неговиот претходник со помош на STM и потврдување на синтетичкиот резултат со помош на AFM.

Се претпоставува дека бројот на дела посветени на употребата на микроскопија на атомска сила во органска хемија, сепак ќе расте. Во моментов, се повеќе и повеќе научници се обидуваат да реплицираат на површината реакции кои се добро познати во „хемијата на растворите“. Но, можеби синтетичките хемичари ќе почнат да ги репродуцираат во раствор реакциите што првично беа спроведени на површината со помош на AFM.

Од нежив до жив

Конзоли и сонди на микроскопи со атомска сила може да се користат не само за аналитички студии или синтеза на егзотични молекули, туку и за решавање применети проблеми. Веќе се познати случаи на употреба на АФМ во медицината, на пример, за рана дијагноза на ракот, а тука пионер е истиот Кристофер Гербер, кој имал рака во развојот на принципот на микроскопија на атомска сила и создавање на АФМ.

Така, Гербер успеал да го научи AFM да детектира точкасти мутации на рибонуклеинската киселина кај меланомот (на материјалот добиен како резултат на биопсија). За да се направи ова, златната конзола на микроскопот со атомска сила беше модифицирана со олигонуклеотиди кои можат да влезат во интермолекуларна интеракција со РНК, а јачината на оваа интеракција може да се измери и поради пиезоелектричниот ефект. Чувствителноста на сензорот AFM е толку висока што тие веќе се обидуваат да го користат за да ја проучат ефективноста на популарниот метод за уредување на геномот CRISPR-Cas9. Тука се здружуваат технологии создадени од различни генерации истражувачи.

За да парафразираме класика на една од политичките теории, можеме да кажеме дека веќе ги гледаме неограничените можности и неисцрпноста на микроскопијата на атомската сила и тешко можеме да замислиме што ни претстои во врска со понатамошниот развој на овие технологии. Но, денес, микроскопите за скенирање тунели и микроскопите со атомска сила ни даваат можност да ги видиме и допираме атомите. Можеме да кажеме дека ова не е само продолжување на нашите очи, што ни овозможува да погледнеме во микрокосмосот на атомите и молекулите, туку и нови очи, нови прсти, способни да го допираат и контролираат овој микрокосмос.

Дали некогаш сте виделе атоми? Јас и ти сме составени од нив, па всушност, да. Но, дали некогаш сте виделе еден единствен атом? Неодамна беше снимена неверојатна фотографија од само еден атом електрични полиња, победи на престижниот натпревар научна фотографија, кој почести највисоката награда. Фотографијата влезе во конкуренција под сосема логичен наслов „Еден атом во јонска стапица“, а автор е Дејвид Надлингер од Универзитетот во Оксфорд.

Советот за истражување на инженерството и физичките науки на Обединетото Кралство (EPSRC) ги објави победниците на својот национален натпревар за научна фотографија, при што фотографијата од еден атом ја освои главната награда.

На фотографијата, атомот е претставен како мала дамка светлина помеѓу две метални електроди лоцирани на околу 2 мм една од друга.

Наслов на фотографијата:

„Во центарот на фотографијата е видлива мала светла точка - еден позитивно наелектризиран атом на стронциум. Тој е речиси неподвижен од електричните полиња што произлегуваат од металните електроди што го опкружуваат. Кога е осветлен од сино-виолетовиот ласер, атомот брзо апсорбира и повторно емитува светлосни честички, правејќи конвенционален фотоапарат што би можел да го фотографирам со долга експозиција“.

„Фотографијата е направена преку прозорецот на ултра високата вакуумска комора во која се наоѓа стапицата. Атомските јони ладени со ласер даваат одлична основа за проучување и употреба уникатни својства квантна физика. Тие се користат за создавање екстремно прецизни часовници или, во овој случај, како честички за изградба на идни квантни компјутери кои ќе можат да решаваат проблеми кои ги џуџести дури и најмоќните суперкомпјутери на денешницата“.

Ако сè уште не можевте да го видите атомот, еве го

„Идејата да можам да видам еден атом со голо око ми го разнесе умот, обезбедувајќи мост помеѓу малиот квантен свет и нашата макроскопска реалност“, рече Дејвид Надлингер.

Атомот (од грчкиот „неделив“) некогаш е најмалата честичка на супстанција со микроскопска големина, најмалиот дел од хемискиот елемент што ги носи неговите својства. Компонентите на атомот - протони, неутрони, електрони - повеќе ги немаат овие својства и ги формираат заедно. Ковалентните атоми формираат молекули. Научниците ги проучуваат карактеристиките на атомот, и иако веќе се доста добро проучени, не ја пропуштаат можноста да најдат нешто ново - особено, во областа на создавање нови материјали и нови атоми (продолжување на периодниот систем). 99,9% од масата на атомот е во јадрото.

Не ве одложува со насловот. Црната дупка, случајно создадена од вработените во Националната акцелераторска лабораторија SLAC, се покажа дека е со големина само на еден атом, па ништо не ни се заканува. И името“ Црна дупка„само нејасно го опишува феноменот забележан од истражувачите. Повеќе пати ви кажавме за најмоќниот рендген ласер во светот, наречен

1. Но, ќе тргнеме од сосема друга насока. Пред да тргнеме на патување во длабочините на материјата, да го свртиме погледот нагоре.

На пример, познато е дека растојанието до Месечината е во просек скоро 400 илјади километри, до Сонцето - 150 милиони, до Плутон (кој веќе не е видлив без телескоп) - 6 милијарди, до најблиската ѕвезда Проксима Кентаури - 40 трилиони, до најблиската голема галаксија на маглината Андромеда - 25 квинтилиони, и на крајот до периферијата на видливиот Универзум - 130 секстилиони.

Импресивно, се разбира, но разликата помеѓу сите овие „квадри-“, „квинти-“ и „сексти-“ не изгледа толку огромна, иако тие се разликуваат едни од други илјада пати. Микросветот е сосема друга работа. Како може во него да се кријат толку многу интересни работи, бидејќи едноставно нема каде да се смести таму? Така ни кажува Здрав разумИ погрешно.

2. Ако на едниот крај од логаритамската скала го ставите најмалото познато растојание во Универзумот, а на другиот најголемото, тогаш во средината ќе има... зрно песок. Неговиот дијаметар е 0,1 мм.

3. Ако ставите 400 милијарди зрна песок по ред, нивниот ред ќе ја заокружи целата земјина топка долж екваторот. И ако ги соберете истите 400 милијарди во вреќа, ќе тежи околу еден тон.

4. Дебелината на човечкото влакно е 50-70 микрони, односно има 15-20 од нив на милиметар. За да го поставите растојанието до Месечината со нив, ќе ви требаат 8 трилиони влакна (ако ги додадете не по должина, туку по ширина, се разбира). Бидејќи има околу 100 илјади од нив на главата на еден човек, ако соберете коса од целото население на Русија, ќе има повеќе од доволно за да стигнете до Месечината, па дури и ќе остане.

5. Големината на бактериите е од 0,5 до 5 микрони. Ако ја зголемите просечната бактерија до таква големина што удобно да се смести во нашата дланка (100 илјади пати), дебелината на влакното ќе стане еднаква на 5 метри.

6. Инаку, во човечкото тело живеат цел квадрилион бактерии, а нивната вкупна тежина е 2 килограми. Всушност, ги има дури и повеќе од клетките на самото тело. Значи, сосема е можно да се каже дека човекот е едноставно организам кој се состои од бактерии и вируси со мали подмножества на нешто друго.

7. Големините на вирусите варираат дури и повеќе од бактериите - скоро 100 илјади пати. Ако тоа беше случај со луѓето, тогаш тие ќе беа високи меѓу 1 сантиметар и 1 километар, а нивните социјална интеракцијаби била интересна глетка.

8. Просечната должина на најчестите типови на вируси е 100 нанометри или 10^(-7) степени на метар. Ако повторно ја извршиме операцијата на приближување на тој начин што вирусот стане со големина на дланка, тогаш должината на бактеријата ќе биде 1 метар, а дебелината на влакното ќе биде 50 метри.

9. Брановата должина на видливата светлина е 400-750 нанометри и едноставно е невозможно да се видат објекти помали од оваа вредност. Откако се обиде да осветли таков објект, бранот едноставно ќе го заобиколи и нема да се рефлектира.

10. Понекогаш луѓето прашуваат како изгледа атомот или каква боја е. Всушност, атомот не личи на ништо. Само воопшто не. И не затоа што нашите микроскопи не се доволно добри, туку затоа што димензиите на атомот се помали од растојанието за кое постои самиот концепт на „видливост“.

11. 400 трилиони вируси можат да бидат цврсто спакувани низ обемот на земјината топка. Многу. Светлината го поминува ова растојание во километри за 40 години. Но, ако ги ставите сите заедно, лесно може да ви се вклопат на врвот на прстот.

12. Приближната големина на молекулата на водата е 3 на 10^(-10) метри. Има 10 септилиони такви молекули во чаша вода - приближно ист број на милиметри од нас до галаксијата Андромеда. А во кубен сантиметар воздух има 30 квинтилиони молекули (главно азот и кислород).

13. Дијаметарот на јаглеродниот атом (основата на целиот живот на Земјата) е 3,5 на 10^(-10) метри, што е, дури и малку поголем од молекулата на водата. Водородниот атом е 10 пати помал - 3 на 10^(-11) метри. Ова, се разбира, не е доволно. Но, колку малку? Зачудувачки факт е дека најмалото, едвај видливо зрно сол се состои од 1 квинтилион атоми.

Ајде да се свртиме кон нашата стандардна скала и да го зумираме атомот на водород за удобно да ни се смести во рака. Вирусите тогаш ќе бидат со големина од 300 метри, бактериите ќе бидат со големина од 3 километри, а дебелината на влакното ќе биде 150 километри, па дури и во состојба на лажење ќе ги надмине границите на атмосферата (и во должина може да достигне Месечината).

14. Таканаречениот „класичен“ дијаметар на електрони е 5,5 фемтометри или 5,5 на 10^(-15) метри. Големините на протонот и неутронот се уште помали и се околу 1,5 фемтометри. Има приближно ист број на протони на метар колку што има мравки на планетата Земја. Го користиме зголемувањето со кое веќе ни е познато. Протонот лежи удобно во нашата дланка, а потоа големината на просечниот вирус ќе биде еднаква на 7.000 километри (патем, речиси колку цела Русија од запад кон исток), а дебелината на влакното ќе биде 2 пати големината на Сонцето.

15. Тешко е да се каже нешто дефинитивно за големини. Се проценува дека се некаде помеѓу 10^(-19) - 10^(-18) метри. Најмалиот - вистински кварк - има „дијаметар“ (да го напишеме овој збор во наводници за да ве потсетиме на горенаведеното) 10^(-22) метри.

16. Постои и такво нешто како неутрина. Погледнете ја вашата дланка. Трилион неутрина испуштени од Сонцето летаат низ него секоја секунда. И не мора да ја криете раката зад грб. Неутрината лесно може да помине низ вашето тело, низ ѕид, низ целата наша планета, па дури и низ слој од олово дебел 1 светлосна година. „Дијаметарот“ на неутриното е 10^(-24) метри - оваа честичка е 100 пати помала од вистински кварк, или милијарда пати помала од протон или 10 септилиони пати помала од тираносаурус. Самиот тираносаурус е речиси исто толку пати помал од целиот универзум што може да се набљудува. Ако го зголемите неутриното така што ќе биде со големина на портокал, тогаш дури и протонот ќе биде 10 пати поголем од Земјата.

17. Засега, искрено се надевам дека една од следните две работи треба да ве погоди. Првата е дека можеме да одиме уште подалеку (па дури и да направиме некои интелигентни претпоставки за тоа што ќе биде таму). Вториот - но во исто време сè уште е невозможно бескрајно да се движиме подлабоко во материјата, а наскоро ќе наидеме на ќорсокак. Но, за да ги постигнеме овие „ќорсокак“ големини, ќе треба да се спуштиме за уште 11 реда на големина, ако сметаме од неутрина. Односно, овие големини се 100 милијарди пати помали од неутрината. Патем, едно зрно песок е исто толку пати помало од целата наша планета.

18. Значи, при димензии од 10^(-35) метри се соочуваме со таков прекрасен концепт како што е должината на Планк - минималното можно растојание во реалниот свет(колку што е општо прифатено во современата наука).

19. Овде живеат и квантни жици - објекти кои се многу забележителни од која било гледна точка (на пример, тие се еднодимензионални - немаат дебелина), но за нашата тема важно е нивната должина да биде исто така во рамките на 10^(-35 ) метри. Ајде да го направиме нашиот стандарден експеримент за „зголемување“ за последен пат. Квантната низа станува погодна големина, а ние ја држиме во рака како молив. Во овој случај, неутриното ќе биде 7 пати поголемо од Сонцето, а атомот на водород ќе биде 300 пати поголем од големината на Млечниот Пат.

20. Конечно доаѓаме до самата структура на универзумот - скалата на која просторот станува како време, времето како простор и се случуваат разни други бизарни работи. Нема ништо понатаму (најверојатно)...

Не постои „алка што недостасува“ во човечката еволуција

Терминот „алка што недостасува“ испадна од употреба во научните кругови бидејќи е поврзан со погрешната претпоставка дека еволутивниот процес е линеарен и се одвива последователно, „во синџир“. Наместо тоа, биолозите го користат терминот „последен заеднички предок“.

Интересни факти за Сончевиот систем