¿Por qué un átomo es principalmente espacio?

Esta es una pregunta encantadora que necesita una respuesta bastante larga para explicarla, y golpea la idea general de cómo nos relacionamos con el mundo. Parece que no nacemos con nuestros cerebros como una “pizarra vacía” completamente. Parece que tenemos algunos “modelos del mundo” incorporados que son tan universales que es difícil creer que puedan ser culturales, es decir, creencias y comportamientos aprendidos. De todos modos, en lugar de deliberar sobre el debate “naturaleza versus crianza”, podemos ver un poco de lo que sabemos sobre la forma en que ha cambiado nuestro pensamiento.

Parece que tenemos un tipo de modelo de física incorporado que la mente usa que se basa en el aprendizaje de entradas limitadas. Ese es el primer punto que la ciencia ha revelado, cuán limitado es realmente el rango experimental de la biología. La vida existe en una ventana de posibilidades tan estrecha.

Cuando descubrimos la fabricación de vidrio descubrimos cómo doblar la luz, el alcance. Cómo hacer microscopios y macroscopios, o telescopios como preferimos referirnos a ellos por una característica de ingeniería. Y podemos confirmar de primera mano los informes de que un cambio de escala ascendente revela principalmente el espacio vacío. Pero el mismo informe de aquellos que miran hacia abajo no está disponible públicamente. Por qué no? Bueno porque la luz misma se agota. La capacidad de un microscopio para resovle una imagen depende de la longitud de onda de luz que usamos, que es finita. Para obtener imágenes más pequeñas, necesitamos equipos especializados, o el poder de la mente humana. O ambos. Pero incluso un microscopio electrónico tendrá dificultades para obtener imágenes de los electrones de energía relativamente baja que están atrapados en los átomos. Lo más cercano que tenemos es una forma borrosa de átomos que requiere algo de reconstrucción para producir imágenes tan notables. Puede encontrar ejemplos en línea, y aquí en Quora.

Entonces, para entrar en un átomo, no podemos usar luz o partículas, tenemos que usar modelos. De los cuales tenemos excelente información disponible. Lógicamente, no podemos esperar que exista algo mucho más pequeño que la luz visible en una forma que podamos describir usando términos tomados de nuestra estrecha escala de la existencia cotidiana. ¿Cómo puede tener sentido hablar de color, por ejemplo, para objetos que ahora son más pequeños que la luz misma? Por supuesto que no podemos. Esta es nuestra segunda lección. Que los conceptos que damos por sentado pueden dejar de tener sentido.

No es un truco mental fácil, ya que los humanos no estamos acostumbrados a renunciar a las expectativas naturales de la realidad cotidiana, o de sus concepciones subyacentes, excepto quizás en sueños o estados alterados de conciencia. Seguir la ciencia es expandir la conciencia sin necesidad de drogas, las nuevas ideas son extrañas, pero requieren un poco de trabajo mental y preparación. La mente tiene que construir una realidad alternativa, pero con reglas estrictas, en lugar de una anarquía soñadora. Así que aquí estamos ahora en el mundo de los átomos, una tierra estrangulada donde los conceptos cotidianos son sospechosos.

La tercera lección que hemos descubierto de la ciencia es que existe un mundo de “propiedades”. La pregunta que hizo fue sobre una de esas propiedades, la separación relativa de las partes. ¿Se agota el espacio también? Sospechamos que sí, pero aún no, no a la escala de los átomos o incluso a la escala de su pequeño núcleo. Afortunadamente parece correcto tratar el espacio como continuo a escalas atómicas.

Pero desde la época de Edison, Marconi y Faraday (et al.) Entramos en la era eléctrica, y otras propiedades del mundo han ocupado su lugar junto a las fuerzas y masas de Newton. Las propiedades han resultado ser críticas para nuestras explicaciones y para nuestros nuevos modelos de realidad. Y el surgimiento de las matemáticas también ha tenido un efecto tremendo en cómo debemos volver a aprender los conceptos que damos por sentado.

Einstein también nos ha mostrado el poder del “experimento gedanken”. Usando la mente para explorar nuevas ideas. O como decían en los años sesenta “hacer un viaje sin salir de la granja”.

Así que piensa en la fuerza ahora. Puede experimentar eso intuitivamente a través de su propio cuerpo. ¿Cuál es la diferencia entre una superficie blanda y una dura? El perfil de fuerza. Qué abrupto y rápido aumenta la fuerza con la distancia. ¿Podría ser que el concepto de una superficie dura pura o plana es, como el color infinito, un mito mental? ¿Evolucionado adecuadamente para operar de manera simple y efectiva en la escala de las criaturas vivientes?

Sospechamos de nuestras propias limitaciones, existen límites para la percepción de este ideal mental de “planitud”. Así que realmente no sorprende que la ciencia nos informe que la planitud es mera ilusión. El microscopio fue incluso suficiente para lograr eso. Las percepciones de planitud y dureza pertenecen a un verso mental construido platónico de la realidad idealizada, y desde hace mucho tiempo han sido abandonadas. Vivimos en un mundo de fuerzas ahora, no en el mundo de la “materia” en el sentido que fue usado por los antiguos.

Esto no quita el mundo idealizado “instintivo”. El mundo instintivo simplificado y ahora abandonado no solo es más tranquilizador físicamente, sino que también es la base del pensamiento antiguo para un mundo socialmente idealizado de certeza moral. Las superficies continuas sin huecos se adaptan perfectamente al universo moral sin huecos. El reino espiritual que se puede explicar a los niños será uno imbuido de fluidos mágicos. De hecho, si pensamos en cómo pensamos “naturalmente”, automáticamente pensaremos en la fuerza de la manera en que pensamos sobre el espacio, como una especie de agua invisible sin humedad, o aire sin viento.

Entonces, la cuarta lección es que podemos ser engañados por nuestros instintos naturales. Lo que es natural es altamente valorado, y la gente no renunciará fácilmente a las creencias, que lo natural en cualquier sentido debe ser bueno, correcto y correcto. O que los objetos físicos pueden estar “imbuidos” de propiedades o cualidades “sobrenaturales”.

Lo que tenemos en cambio es una teoría de la realidad completamente nueva llamada teoría cuántica, que está llena de nuevas ideas sorprendentes que involucran probabilidades y correlaciones. Las ideas ingenuas simples de partículas y el espacio vacío se han ido por la ventana. Entonces, la pregunta formulada contiene suposiciones que hacen que la pregunta tenga un poco de sentido. El problema es que la realidad, tal como lo entiende ahora, no es fácil. No es tan trivial Se ha vuelto menos accesible.

Ahora tenemos paquetes de propiedades distribuidas probabilísticamente en el espacio. El espacio vacío es un término sin sentido. ¿Cómo ocupa una partícula el espacio en primer lugar? Si presume que esta partícula A está aquí, y que una B está allí, entonces ya ha hecho demasiadas suposiciones. Cada partícula ocupa espacio en algún grado. Este es un nuevo concepto. Entonces ocurre nuestra quinta lección. Necesitamos nuevos conceptos. Estamos acostumbrados a pensar y hablar de la existencia en términos booleanos, verdadero o falso, pero ¿qué hacemos con “podría ser” como un principio en el mundo físico, no solo en los asuntos humanos? Resulta que el vacío en sí tiene esta naturaleza, una aparente espuma cuántica de partículas virtuales.

Mira esta foto de átomos de silicio. ¿Te parece 99% de espacio vacío?

Esa es una imagen real de átomos reales tomados con un microscopio de túnel de exploración, probablemente las imágenes de mayor resolución y más claras jamás tomadas.

Indudablemente, hace esta pregunta porque cuando mira un ladrillo en la mano, no parece un 99% de espacio vacío, por lo que nuestro sentido común nos dice que esta idea debe estar equivocada, pero desea asegurarse de que está bien. algún tipo de explicación convincente.

O, la alternativa es que su intuición es correcta, el átomo no es 99% de espacio vacío y son los científicos los que están equivocados.

Volviendo a la imagen de los átomos, podemos ver átomos individuales que parecen tener una forma muy distinta con una protuberancia en la parte superior y cada átomo llena completamente el espacio que ocupa como un pequeño ladrillo duro con bordes y límites distintos. Yo diría que “ver” es creer porque las razones para que los científicos crean en el pequeño núcleo son principalmente matemáticas. Esto es muy parecido a disparar balas en una caja negra y tratar de descubrir qué hay dentro y qué rebota hacia atrás. Este es un método muy burdo en comparación con la técnica de escaneo utilizada por la imagen que mostré.

Si desea entrar en los posibles detalles de lo que realmente está mirando, que es un átomo de relleno de espacio que ocupa prácticamente el 100% del espacio, puede leer sobre una teoría alternativa del átomo que lo explica.

http://vixra.org/pdf/1303.0184v1 …

Este documento también arroja grandes dudas sobre los experimentos de dispersión de Rutherford, que son los que se utilizan para justificar el modelo atómico actual en un 99% de espacio vacío.

No es “espacio mayormente vacío”. La nube de densidad electrónica comienza muy densa cerca del núcleo y se desintegra gradualmente. Cuando lleguemos a la escala de longitud de la desintegración (el radio de Bohr), comenzará la nube de densidad de otro átomo. No hay vacío en esta imagen. El espacio entre el núcleo y sus electrones también está lleno de electrones. El espacio entre dos núcleos que comparten un enlace también está lleno de electrones. Llamar a cualquiera de ellos “espacio vacío” equivale a llamar a la química vacía.

Lo único que es cierto es que la masa de un átomo está concentrada en el núcleo en un 99.9% +. Eso es un poco raro, te lo daré. Esto se debe a que las partículas en cuestión (neutrones y protones) son tan masivas que sus nubes de densidad no se extienden tanto como las de los electrones.

Un átomo es principalmente un espacio vacío debido a su composición. El núcleo, que contiene los protones y neutrones que definen qué es el átomo, es extremadamente pequeño.

Los electrones, la forma en que los átomos interactúan con otros átomos, también son increíblemente pequeños. El pequeño tamaño del núcleo y el tamaño aún más pequeño de los electrones significa que los electrones orbitan relativamente lejos del núcleo.

Como las nubes de electrones no se pueden acercar fácilmente al núcleo, la mayor parte de un átomo es una nube de electrones que rodea un espacio vacío con una pequeña cantidad de protones y neutrones en el medio.

Porque así es como se construye el universo. Dependiendo de qué tan lejos elijas entrar. El mundo no tiene ninguna de las cosas que percibimos como sólidas. Solo hay campos de energía de diferentes tipos.

Esos campos de energía ocupan el “espacio vacío” en los átomos.