Jak si lépe představit atomyMinutePhysics

Thumbnail play icon
Přidat do sledovaných sérií 13
89 %
Tvoje hodnocení
Počet hodnocení:41
Počet zobrazení:3 047
Podoba atomových orbitalů, která odpovídá současným vědeckým poznatkům, se brání našim intuitivním představám o fungování světa. Proto je také těžké atomy zobrazit pochopitelnou formou, aniž bychom vše výrazně nezjednodušovali. Kanál MinutePhysics nabízí nový přístup k této problematice.

Přepis titulků

Děkuji Googlu, který sponzoruje část videa, za podporu malých podniků a zaměstnanosti. Více k tomu na konci. Orbitaly atomů mě už dlouho frustrují. Na jednu stranu můžete malovat jednoduché kresby, které jsou přátelské, ale tak rozličné a vágní, že toho neřeknou o moc víc, než že mají atomy jádro a nějaké elektrony. Někdo může ty kresby udělat trochu náhodnější, kvantovější, což je lepší, ale pořád to jsou jen kresby, které zastupují vágní představu atomu.

Na druhé straně se orbitaly zobrazují jako mlhavá mračna nebo balónky a duhové donuty. To je sice technicky přesnější, více inspirované realitou, ale nepředává to tu představu, co přesně se tam odehrává. Co mají ty hrudky společného s obíhajícími elektrony? Je elektron uvnitř?

Nebo na povrchu? Proč jsou někde hrudky a někde donuty? A proč jsou některé donuty duhové? Chci vědět, jak vypadá atom. A chci, aby ten obraz ukazoval reálné vlastnosti atomů. Ty přece jen reálné jsou. Podobně jako je schéma sluneční soustavy karikatura, nerespektuje měřítko, ale zároveň ukazuje skutečnou informaci, že planety obíhají zhruba v jedné rovině a že některé jsou dále, jiné blíž.

A když přidáte animaci, je vidět, že bližší planety obíhají rychleji. Je to hezký obrázek. To bych chtěl u atomu taky. Hezký obrázek. Chci, aby ukazoval několik věcí. Některé jsou důležité fyzikálně, jiné odpovídají na všetečné dotazy mého mozku. Třeba: Kde je elektron? Jak rychle se pohybuje?

Kolik má energie? Jak velký je ten obrázek v porovnání s jinými? Samozřejmě dualita částice a vlnění znamená, že například pozice elektronu se těžko převádí z běžného chápání na úroveň atomu. Ale tuto dualitu můžeme ilustrovat následovně: Vlnová funkce je voda a částice je smítko v té vodě. Částice se pohybuje podle toho, kam teče voda.

A pohyb vody určují rovnice pro chování vody za daných okolností. Když aplikujete ty rovnice na atomové orbitaly a zobrazíte to ve 3D, bude výsledkem tohle. Není to nádhera? Tady je další. A další. A ještě jeden. Vyrobil jsem jich docela hodně.

A všechny jsou okouzlující a nádherné. Není základní stav atomu vodíku roztomilý? A excitované stavy naopak velkolepé? Má to tolik struktury a detailů. Je to úžasné. V orbitalech jsou vidět vzorce a je vidět, že to jsou vážně orbitaly. Něco v nich obíhá. Rád bych zdůraznil, že ty tečky nereprezentují jednotlivé elektrony.

Všechny dohromady představují vlnovou funkci elektronu a jednotlivé tečky představují místa, kde může být. Vyšší hustota teček znamená vyšší pravděpodobnost výskytu elektronu. Větší orbitaly mají vyšší energii, protože elektrony s vyšší energií jsou pravděpodobně dále od jádra. Pohyb teček ukazuje tok vlnové funkce a do určité míry odpovídá skutečnému momentu hybnosti, ale nejde o dráhu elektronu.

Ovšem pokud si myslíte, že platí Bohmovy teorie, pak to je dráha atomu. Tu otázku přenechám filozofům fyziky. Každopádně tyto vizualizace reprezentují skutečné vlnové funkce způsobem, který náš mozek chápe. Ukazují předměty, světlo, stíny a pohyb v 3D prostoru. Něco tam skutečně obíhá. A navíc je to hezké. Snad se vám také líbí. A ještě jedna věc.

Chápu, že tohle se špatně kreslí. Pokud chcete jednoduchou kresbu, která se zakládá na atomové fyzice, mám pro vás návrh. Například orbitaly atomů z bloku p. V jednom obíhá elektron jedním směrem, ve druhém naopak a ve třetím obíhá elektron po svislé dráze, ale nevíme kterým směrem. V prostředním orbitalu proto tečky stojí a tady je tečkovaná čára a otazník. Do každého orbitalu můžete přidat elektron nebo dva, každý s jiným spinem.

Tuto zjednodušenou vizualizaci atomu kanál MinutePhysics schvaluje. Ale mé srdce patří těm krásným 3D modelům. Překlad: jesterka www.videacesky.cz

Komentáře (9)

Zrušit a napsat nový komentář

Odpovědět

Já to nechápu, myslel jsem že si budu umět představit jak že se to tam hýbe, ale moc mi to teda nepomohlo... No co už, nemůže být každý učenec nebo vědátor. :D

52

Odpovědět

Nepomohlo :-(

32

Odpovědět

Díky za překlad! :-)
Nedávno jsem tady četl jeden komentář který psal patrně některý z překladatelů (nebo adminů...? už nevím) který byl zhruba o tom že lidé více koukají na zábavná videa, než na ty naučná (vědecká) což mi přišlo drobet mrzuté, protože já sem rád chodím právě pro tyhle vědečtěji zaměřená videa, neboť mám prostě rád ten koncept toho že když sem na videacesky budu chodit, tak že se prostě dozvím i něco co jsem prostě nevěděl, nebo nevěděl tak přesně a podobně.
Takže rozhodně moc děkuji že překládáte i tyhle více vědecká videa pro lidi jako jsem já, protože ačkoliv se na zábavná videa taky rád podívám, tak ten důvod proč sem opakovaně chodím.

160

Odpovědět

Díky za zpětnou vazbu! Snažíme se alespoň občas nějaké naučné video zařadit, i když třeba pro mě osobně jsou trochu náročnější na překlad... Ale nedávno jsem přeložila video o tom, jak umělá inteligence vytváří obrázky z textového zadání, brzy u nás vyjde :)

40

Odpovědět

+jesterkaSuper! - Obecně principy fungování umělé inteligence patří k tématům na které se podívám vždycky se zájmem, neboť je to prostě zajímavý téma, takže paráda - těším se na překlad :-)
PS: je mi úplně jasný že tohle musí být náročný na překlad, což je ale zároveň i ten důvod proč to pak člověk ocení - takže ještě jednou díky za tu práci s tím.

30

Odpovědět

Parádní video, děkuji :)
Pro hlubší zkoumání doporučuji přečíst si Neobyčejnou teorie světla a látky od Richarda Feynmana. Doporučuji! :)

60

Odpovědět

Jen Vás trochu doplním. Doporučuji si přečíst od R. Feynmana snad vše :)

20

Odpovědět

+KvothePravda. Taky mě to napadlo, ale při mé lennosti už se mi to nechtělo zpětně upravovat :)

00

Odpovědět

Feynmana prý dokáže spočítat otočení šipky času a podle Maxvelovi symetrie cestovat do minulosti. Něco jako to bylo ve filmu toho packala Nolena. Beru tyto věci s rezervou. Feynman je magoooor.

02