(موسیقی)
You probably already know everything is made up of little tiny things called atoms or even that each atom is made up of even smaller particles called protons, neutrons and electrons. And you've probably heard that atoms are small. But I bet you haven't ever thought about how small atoms really are. Well, the answer is that they are really, really small. So you ask, just how small are atoms? To understand this, let's ask this question: How many atoms are in a grapefruit? Well, let's assume that the grapefruit is made up of only nitrogen atoms, which isn't at all true, but there are nitrogen atoms in a grapefruit. To help you visualize this, let's blow up each of the atoms to the size of a blueberry. And then how big would the grapefruit have to be? It would have to be the same size of -- well, actually, the Earth. That's crazy! You mean to say that if I filled the Earth with blueberries, I would have the same number of nitrogen atoms as a grapefruit? That's right! So how big is the atom? Well, it's really, really small! And you know what? It gets even more crazy. Let's now look inside of each atom -- and thus the blueberry, right? -- What do you see there? In the center of the atom is something called the nucleus, which contains protons and neutrons, and on the outside, you'd see electrons. So how big is the nucleus? If atoms are like blueberries in the Earth, how big would the nucleus be? You might remember the old pictures of the atom from science class, where you saw this tiny dot on the page with an arrow pointing to the nucleus. Well, those pictures, they're not drawn to scale, so they're kind of wrong. So how big is the nucleus? So if you popped open the blueberry and were searching for the nucleus ... You know what? It would be invisible. It's too small to see! OK. Let's blow up the atom -- the blueberry -- to the size of a house. So imagine a ball that is as tall as a two-story house. Let's look for the nucleus in the center of the atom. And do you know what? It would just barely be visible. So to get our minds wrapped around how big the nucleus is, we need to blow up the blueberry, up to the size of a football stadium. So imagine a ball the size of a football stadium, and right smack dab in the center of the atom, you would find the nucleus, and you could see it! And it would be the size of a small marble. And there's more, if I haven't blown your mind by now. Let's consider the atom some more. It contains protons, neutrons and electrons. The protons and neutrons live inside of the nucleus, and contain almost all of the mass of the atom. Way on the edge are the electrons. So if an atom is like a ball the size of a football stadium, with the nucleus in the center, and the electrons on the edge, what is in between the nucleus and the electrons? Surprisingly, the answer is empty space. (Wind noise) That's right. Empty! Between the nucleus and the electrons, there are vast regions of empty space. Now, technically there are some electromagnetic fields, but in terms of stuff, matter, it is empty. Remember this vast region of empty space is inside the blueberry, which is inside the Earth, which really are the atoms in the grapefruit. OK, one more thing, if I can even get more bizarre. Since virtually all the mass of an atom is in the nucleus -- now, there is some amount of mass in the electrons, but most of it is in the nucleus -- how dense is the nucleus? Well, the answer is crazy. The density of a typical nucleus is four times 10 to the 17th kilograms per meter cubed. But that's hard to visualize. OK, I'll put it in English units. 2.5 times 10 to the 16th pounds per cubic feet. OK, that's still kind of hard to figure. OK, here's what I want you to do. Make a box that is one foot by one foot by one foot. Now let's go and grab all of the nuclei from a typical car. Now, cars on average weigh two tons. How many cars' nuclei would you have to put into the box to have your one-foot-box have the same density of the nucleus? Is it one car? Two? How about 100? Nope, nope and nope. The answer is much bigger. It is 6.2 billion. That is almost equal to the number of people in the Earth. So if everyone in the Earth owned their own car -- and they don't -- (Cars honking) and we put all of those cars into your box ... That would be about the density of a nucleus. So I'm saying that if you took every car in the world and put it into your one-foot box, you would have the density of one nucleus. OK, let's review. The atom is really, really, really small. Think atoms in a grapefruit like blueberries in the Earth. The nucleus is crazy small. Now look inside the blueberry, and blow it up to the size of a football stadium, and now the nucleus is a marble in the middle. The atom is made up of vast regions of empty space. That's weird. The nucleus has a crazy-high density. Think of putting all those cars in your one-foot box. I think I'm tired.
شما احتمالا تا حالا فهمیدید که هر چیزی تشکیل شده از چیزهای بسیار کوچکی به نام اتم. شما حتی ممکنست بدانید که هر اتم از ذرات کوچکتری ساخته شده به نام پروتونها، نوترونها و الکترونها. و ممکنست شنیده باشید که اتمها کوچک هستند. اما شرط میبندم که تا حالا به اینکه اتمها واقعا چقدر کوچکند فکر نکردید. خب، پاسخ اینست که آنها واقعا خیلی خیلی خیلی کوچک هستند. خب شما میپرسید، واقعا اتمها چقدر کوچکند؟ برای فهمیدن این، بگذارید یک پرسش را مطرح کنیم: چندتا اتم در یک گریپفروت هست؟ خب بگذارید فرض کنیم که گریپفروت تنها از اتمهای نیتروژن ساخته شده، که اصلا درست نیست، اما اتمهای نیتروژن در گریپفروت وجود دارد. خب، برای اینکه بتونید این را تصور کنید، بگذارید هر دانهی اتم را به اندازهی یک زغالاخته بزرگ کنیم. و در این صورت هر گریپفروت چقدر بزرگ میشه؟ آن باید به بزرگی یک - خب، در حقیقت، به اندازهی کرهی زمین میشه. دیوانه کنندهست! منظورت اینه که اگر زمین را از زغالاخته پر کنم، میتونم به اندازهی اتمهای نیتروژن در یک گریپفروت، زغالاخته داشته باشم؟ درسته! پس اندازهی یک اتم چقدر است؟ خب، بسیار بسیار بسیار بسیار کوچکست. و میدانید چیه؟ حتی از این هم عجیب و غریب تر میشه. بگذارید یک نگاهی به درون هر اتم بندازیم - یعنی به یک زغالاخته، باشه؟ - آنجا چی میبینید؟ در مرکز اتم چیزی هست به نام هسته، که دربرگیرندهی پروتونها و نوترونهاست، و بیرون از آن شما الکترونها را خواهید دید. پس هستهاتم چه قدر بزرگست؟ خب، اگر اتمها مانند زغالاخته در کرهی زمین باشند، یک هسته چقدر میتونه باشه؟ ممکنست تصویرهای قدیمی از اتم را از کلاس علومتان به خاطر داشته باشید، جایی که این نقطههای کوچک را روی صفحه میدیدید با یک پیکان که به سوی هسته نشانه رفتند. خب، آن تصویرها، راستش آنها در مقیاس درست کشیده نشدند. پس یه جورایی نادرست هستند. پس یک هسته واقعا چه اندازهست؟ اگر یک زغالاخته را بشکافی و به دنبال هسته بگردیم، میدانید چیه؟ غیر قابل دیدنست. خیلی کوچکتر از آنست که بشه دید! بسیارخوب. بگذارید اتم را بزرگ کنیم - زغالاخته را - به اندازهی یک خانه بزرگش کنیم. بنابراین یک توپ را به بزرگی یک خانهی دوطبقه تصور کنید. بگذارید به دنبال هسته در مرکز اتم بگردیم. و میدانید چیه؟ بازهم به سختی قابل دیدنست. برای اینکه ذهنمان بتونه تصور کند که یک هسته چه اندازهست، باید زغالاخته را به اندازهی یک استادیوم فوتبال بزرگ کنیم. خب یک توپ را به اندازهی یک استادیوم فوتبال تصور کنید، و درست در مرکز اتم، میتونید هسته را پیدا کنید، و میتونید آن را ببینید! و آن به اندازهی یک تیلهی کوچک خواهد بود. و باز هم هست، اگر تا حالا مغزتان سوت نکشیده باشد. بگذارید اتم را کمی بیشتر بررسی کنیم. اتم شامل پروتونها، نوترونها و الکترونهاست. پروتونها و نوترونها درون هسته جای دارند، و تقریبا تمام جرم اتم را دربرمیگیرند. بسیار دورتر از آنها نزدیک به لبهی آن٬ الکترونها جای دارند. بنابراین اگر اتم مانند یک توپ به اندازهی یک استادیوم فوتبال باشد، که هسته در مرکز و الکترونها در لبهی آن است، چه چیزی میان هسته و الکترون هست؟ پاسخ به طور غافلگیرکنندهای اینست، فضای خالی. (صدای باد) درسته. خالی! میان هسته و الکترونها ناحیهی پهناوری از فضای خالی هست. دراصل، به لحاظ فنی تعدادی میدان الکترومغناطیسی وجود دارد، اما به مفهوم جرم، ماده، کاملا خالیست. به یاد بیارید که این نواحی پهناور از فضای خالی در درون زغالاختهست، که آن در درون کرهی زمین قرار دارد، که در واقع اتمهای درون یک گریپفروت هستند. بسیارخب، یک چیز دیگر، میخوام حتی بیشتر از این شگفتانگیز باشم. از آنجاییکه کم و بیش همهی جرم اتم در هسته قرار دارد - راستش، مقداری جرم در الکترونها وجود دارد، اما بیشتر آن در هسته است - هستهی اتم چقدر سنگینست؟ خب، پاسخ دیوانه کنندهست. چگالی یک هستهی معمولی چهار برابر ۱۰ به توان ۱۷ کیلوگرم در هر متر مکعبست. اما سختست که این را تصور کنیم. بسیار خوب، من آن را با واحدهای انگلیسی میگم. ۲/۵ برابر ۱۰ به توان ۱۶ پوند در هر فوت مکعب. بسیارخوب، هنوزهم سخت میشه ازش سر در آورد. خب، این کاریست که میخوام بکنم. یک جعبه بسازید که اندازهاش یک فوت در یک فوت در یک فوت باشد. حالا بگذارید بریم و همهی هستههای اتم را از یک ماشین معمولی برداریم. خب، ماشینها به طور میانگین دو تن وزن دارند. چندتا هستهی ماشین را باید در جعبه بگذاریم تا چگالی جعبهی یکفوتی شما به اندازهی هسته بشه؟ یک ماشین؟ دو تا؟ ۱۰۰ تا چی؟ نه، نه و نه. پاسخ بسیار بیشترست. ۶/۲ میلیارد تا. این تقریبا برابر تعداد آدمهای کرهی زمین است. یعنی اگر هرکسی روی زمین یک ماشین داشت - در حالی که اینطور نیست - و همهی این ماشینها را در جعبهتان بگذارید، چگالی جعبه تقریبا به اندازهی هسته میشه. یعنی من دارم میگم که اگر همهی ماشینهای جهان را بردارید و آن را دریک جعبهی یک فوتی بگذارید، چگالی یک هستهی اتم را خواهید داشت. بسیار خوب، بگذارید مرور کنیم. اتم بسیار بسیار بسیار کوچک است. اتمهای موجود در گریپفروت را مانند زغالاخته در کرهی زمین در نظر بگیرید. هسته به طور دیوانه کننده ای کوچکست. حالا به درون زغالاخته نگاه کنید، و آن را به اندازهی یک استادیوم فوتبال بزرگ کنید. و حالا هسته یک تیله در وسط آن است. اتم از نواحی پهناوری از فضای خالی درست شده. عجیبست. هسته بطور دیوانه کننده ای سنگینست. به گذاشتن همهی ماشینها در جعبهی یک فوتی فکر کنید. فکر کنم خسته شدم. (خمیازه)