Σάββατο, 10 Ιουνίου 2017

Η Αφή είναι μια πραγματική …αίσθηση;



Εάν η απόσταση μεταξύ των ατόμων είναι κυρίως κενός χώρος, γιατί τα αντικείμενα δείχνουν και δίνουν την αίσθηση ότι είναι συμπαγή;

Ο χημικός Τζών Ντάλτον (John Dalton) πρότεινε τη θεωρία ότι όλα τα υλικά και τα αντικείμενα αποτελούνται από σωματίδια που ονομάζονται άτομα, και αυτό εξακολουθεί να γίνεται αποδεκτό από την επιστημονική κοινότητα, σχεδόν δύο αιώνες αργότερα. Κάθε ένα από αυτά τα άτομα αποτελείται από ένα απίστευτα μικρό πυρήνα και ακόμη μικρότερα ηλεκτρόνια, τα οποία κινούνται σε αρκετά μεγάλη απόσταση από το κέντρο του. Αν φανταστείτε ότι μεγεθύνουμε ένα απλό τραπέζι ένα δισεκατομμύριο φορές , τα άτομα του θα έχουν το μέγεθος …πεπονιών. Αλλά ακόμα κι έτσι, ο πυρήνας στο κέντρο θα ήταν ακόμα πολύ μικρός για να μπορέσουμε να τον δούμε, όπως επίσης θα ήταν το ίδιο δυσδιάκριτα και τα ηλεκτρόνια που θα… χόρευαν γύρω του. Γιατί λοιπόν τα δάχτυλά μας δεν περνούν απλά μέσα από τα άτομα και γιατί το φώς και αυτό δεν περνά επίσης ανάμεσα στα διάκενα ανάμεσα στα ηλεκτρόνια και τον πυρήνα;



Για να εξηγήσουμε το γιατί συμβαίνει κάτι τέτοιο, θα πρέπει να εξετάσουμε τα ηλεκτρόνια. Δυστυχώς, πολλά από αυτά που διδάσκονται στο σχολείο είναι απλοποιημένα - τα ηλεκτρόνια δεν περιστρέφονται γύρω από το κέντρο ενός ατόμου σαν τους πλανήτες γύρω από τον Ήλιο, όπως μπορεί να έχετε διδαχθεί. Αντ 'αυτού, σκεφτείτε τα ηλεκτρόνια σαν ένα σμήνος μελισσών ή πουλιών, όπου οι μεμονωμένες κινήσεις τους είναι πολύ γρήγορες για να γίνουν ορατές, αλλά όμως εξακολουθείτε να βλέπετε το σχήμα του συνολικού σμήνους.

 Εικόνα 1


Ο χορός των ηλεκτρονίων



Στην πραγματικότητα, τα ηλεκτρόνια …χορεύουν - δεν υπάρχει καλύτερη λέξη γι 'αυτό. Αλλά δεν είναι ένας τυχαίος χορός - είναι περισσότερο σαν χορός μέσα σε μια τεράστια αίθουσα χορού, όπου κινούνται σε καθορισμένα μοτίβα, ακολουθώντας τα βήματα που καθορίζονται από μια μαθηματική εξίσωση που πήρε το όνομα της από τον ΄Ερβιν Σρέντιγκερ.


  

Αυτά τα μοτίβα μπορεί να ποικίλουν - μερικά είναι αργά και απαλά, όπως ένα βαλς ενώ κάποια είναι γρήγορα και ενεργητικά, όπως ένας χορός Τσάρλεστον. Κάθε ηλεκτρόνιο διατηρεί το ίδιο μοτίβο, αλλά σε κάποια στιγμή ωστόσο μπορεί να αλλάξει σε ένα άλλο, εφόσον κανένα άλλο ηλεκτρόνιο δεν ακολουθεί ήδη αυτό το μοτίβο. Όμως, δεν μπορούν δύο ηλεκτρόνια σε ένα άτομο να κάνουν τα ίδια ...βήματα: αυτός ο κανόνας ονομάζεται   η Απαγορευτική αρχή του Πάουλι  (the Pauli Exclusion Principle).




 Εικόνα 3:Τα ηλεκτρόνια μοιάζουν σαν ένα σμήνος πουλιών




Αν και τα ηλεκτρόνια δεν κουράζονται ποτέ, το να κινούνται με ένα πιο γρήγορο βηματισμό απαιτεί ενέργεια. Και όταν ένα ηλεκτρόνιο κινείται προς τα ¨κάτω¨ σε πιο αργό μοτίβο χάνει ενέργεια την οποία αποδίδει στο περιβάλλον του. Έτσι, όταν η ενέργεια υπό μορφή φωτός πέφτει πάνω σε ένα ηλεκτρόνιο, εκείνο μπορεί να απορροφήσει κάποια ενέργεια, και έτσι να κινηθεί σε ένα υψηλότερο, και πιο γρήγορο "χορευτικό" μοτίβο. Μια δέσμη φωτός δεν θα διαπεράσει το τραπέζι μας, μιας και τα ηλεκτρόνια σε όλα τα άτομα του τραπεζιού μας είναι πρόθυμα να… υφαρπάξουν κάποια ενέργεια από το φως που πέφτει πάνω τους.

Σχήμα 4:  Για να καταλάβουμε τις αποστάσεις ηλεκτρονίων - πυρήνα φανταστείτε οτι μεγενθύνουμε ενα άτομο στο μέγεθος της Γης. Οι αποστάσεις των ηλεκτρονίων από τον Πυρήνα θα εχουν αυτή τη μορφή. Το ενδιάμεσο είναι αδειος χώρος.


Μετά από ένα πολύ σύντομο χρονικό διάστημα τα ηλεκτρόνια αυτά χάνουν αυτή την αποκτημένη ενέργεια. Οι αλλαγές στα μοτίβα του απορροφημένου και του ανακλώμενου φωτός προσδίδουν αντανακλάσεις και χρώματα - έτσι βλέπουμε το τραπέζι σαν ένα στερεό σώμα.



Νοιώθετε αντίσταση όταν αγγίζετε πράγματα



Γιατί λοιπόν ένα τραπέζι μας δίνει την αίσθηση του στερεού αντικειμένου; Εάν το ερευνήσετε αυτό στο διαδίκτυο, πολλοί ιστότοποι θα σας πουν κάτι τέτοιο οφείλεται στην άπωση (απώθηση) - ότι δηλαδή δύο αρνητικά φορτισμένα πράγματα πρέπει να απωθούν το ένα το άλλο. Αλλά αυτό είναι λάθος και δείχνει ότι δεν πρέπει ποτέ να εμπιστεύεστε κάποια πράγματα στο διαδίκτυο. Δείχνει συμπαγές λόγω των ηλεκτρονίων που …χορεύουν.



Αν αγγίξετε το τραπέζι, τότε τα ηλεκτρόνια από τα άτομα στα δάχτυλά σας πλησιάζουν τα ηλεκτρόνια στα άτομα του τραπεζιού. Καθώς τα ηλεκτρόνια σε ένα άτομο πλησιάζουν αρκετά στον πυρήνα του άλλου, αλλάζουν τα πρότυπα των χορών τους. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ένα ηλεκτρόνιο χαμηλού ενεργειακού επιπέδου γύρω από έναν πυρήνα δεν μπορεί να κάνει το ίδιο γύρω από ένα άλλο - αυτή η …σχισμή το κενό αν θέλετε έχει ήδη καταληφθεί από ένα από τα ηλεκτρόνια του τραπεζιού. Ο νεοφερμένος - το δάκτυλο σας εν προκειμένω - πρέπει να ενταχθεί σε έναν ελεύθερο και πιο ενεργό ρόλο. Αυτή η ενέργεια πρέπει να συμπληρωθεί όχι από το φως αυτή τη φορά, αλλά από τη δύναμη του δακτύλου σας.



 Εικόνα 5: Η Αντίσταση του τραπεζιού που αντιλαμβανόμαστε είναι δυνατή.
Εικόνα: Shutterstock



Συνεπώς, πιέζοντας μόνο δύο άτομα τα οποία βρίσκονται κοντά το ένα στο άλλο, απαιτείται ενέργεια, καθώς όλα τα ηλεκτρόνια του αντικειμένου πρέπει να πάνε σε ελεύθερες (μη καταλίψιμες) καταστάσεις υψηλής ενέργειας. Προσπαθώντας να σπρώξετε όλα τα άτομα του τραπέζιού, καθώς  και τα άτομα των δακτύλων σας συγχρόνως, απαιτείται μια φοβερή ποσότητα ενέργειας - περισσότερο από ό, τι μπορεί να προσφέρει ο μυς σας. Νιώθετε κάτι τέτοιο, ως αντίσταση στο δάχτυλό σας, γι 'αυτό το τραπέζι αισθάνεται σταθερό στην αφή σας.





 Roger Barlow, Ερευνητής Καθηγητής και Διευθυντής του Διεθνούς Ινστιτούτου Επιταχυνόμενων Εφαρμογών, του Πανεπιστήμιου του Huddersfield.




Από τον : Usman Abrar.

Πηγές υπάρχουν επίσης και στις παραπομπές του κειμένου (οι λέξεις με τα μπλε γράμματα)

   

Απόδοση στα Ελληνικά, και της εικόνας Νο 2: Δημήτρης Γκίκας.

Για διορθώσεις μετάφρασης ως προς το πρότυπο κείμενο, απορίες, ή συμπληρώματα, γράψτε μας: gikasd63@hotmail.com



Εάν, κατά την άποψή σας, υπάρχουν επιστημονικά λάθη στο πρότυπο κείμενο η ομάδα μας δεν μπορεί να παρέμβει και να το αλλάξει χωρίς την συναίνεση του αρθρογράφου. Για οποιαδήποτε τέτοια αλλαγή επικοινωνήστε με την πηγή του άρθρου.