Dlaczego ściany są dla nas nieprzeniknione?

Edytowane przez: Irena I

Choć atomy, podstawowe cegiełki materii, w większości składają się z pustej przestrzeni, obiekty takie jak ściany pozostają dla nas nieprzekraczalne. Wynika to z fundamentalnych zasad fizyki, przede wszystkim z odpychania elektromagnetycznego między chmurami elektronowymi oraz z zasady wykluczenia Pauliego. Te zjawiska, choć subtelne na poziomie atomowym, tworzą solidną barierę w naszej codziennej rzeczywistości.

Każdy atom posiada gęste jądro otoczone przez chmurę ujemnie naładowanych elektronów. Kiedy dwa atomy zbliżają się do siebie, ich chmury elektronowe zaczynają na siebie oddziaływać. Ponieważ elektrony mają ten sam ładunek ujemny, dochodzi do elektrostatycznego odpychania. Jest to podobne do próby zbliżenia do siebie dwóch jednakowych biegunów magnesów – pola magnetyczne je odpychają. To odpychanie uniemożliwia znaczące nakładanie się chmur elektronowych, tworząc w efekcie barierę nie do pokonania.

Dodatkowym mechanizmem wzmacniającym tę nieprzeniknioność jest zasada wykluczenia Pauliego. Ta fundamentalna zasada mechaniki kwantowej stanowi, że dwa identyczne fermiony, takie jak elektrony, nie mogą jednocześnie zajmować tego samego stanu kwantowego w obrębie tego samego systemu. Mówiąc prościej, elektrony w różnych atomach nie mogą znajdować się w dokładnie tym samym miejscu w tym samym czasie. Zasada ta tłumaczy prawidłowości w budowie powłok elektronowych atomów.

Chociaż zjawisko tunelowania kwantowego dopuszcza minimalne prawdopodobieństwo przejścia cząstek przez bariery, szansa na to, że człowiek, składający się z ogromnej liczby atomów, przejdzie przez ścianę dzięki tunelowaniu, jest astronomicznie mała, co czyni ją praktycznie niemożliwą. Prawdopodobieństwo tunelowania kwantowego dla całego ludzkiego ciała przez ścianę jest tak znikome, że można je uznać za zerowe. Szacuje się, że jest to liczba mniejsza niż jedna szansa na miliardy lat istnienia wszechświata, podniesiona do potęgi jeszcze większej liczby.

Co ciekawe, choć atomy są w większości puste, to właśnie te siły odpychania między elektronami nadają materii jej solidność i strukturę. Bez tych zasad, świat, jaki znamy, nie mógłby istnieć. Nawet w przypadku cieczy i gazów, gdzie atomy mają większą swobodę ruchu, te zasady nadal zapobiegają ich nakładaniu się, a nie ruchowi jako takiemu. Zewnętrzny obserwator widziałby jedynie natychmiastowe zniknięcie i pojawienie się, bez żadnych pośrednich efektów.

Źródła

  • livescience.com

  • Live Science

Czy znalazłeś błąd lub niedokładność?

Rozważymy Twoje uwagi tak szybko, jak to możliwe.