Почему мы не умеем проходить сквозь стены

© Nadiia_foto / Shutterstock.com

Вы могли уже где-то слышать, что атомы, составляющие наше тело и все остальные вещества во Вселенной, в основном состоят из пустоты. Это действительно так, хотя окружающий мир и кажется довольно прочным.

Элементы наших атомов не могут просто так проходить через пустые пространства других атомов. Как бы мы этого ни желали, путешествия через стены остаются уделом супергероев из комиксов Marvel. Объяснению этого принципа посвящено новое видео научного канала Life Noggin. При просмотре можно включить русские субтитры.

Причина в электронах, вращающихся вокруг атомного ядра. На статичных изображениях из учебников кажется, что электроны движутся по заданным орбитам, но на самом деле они хаотично роятся в виде плотного облака. Чтобы атомы могли проходить друг через друга, облака их электронов должны на короткое мгновение совместиться. Но это невозможно.

Как впервые сформулировал австрийский физик Вольфганг Паули в 1925 году, никакие два электрона в атоме не могут одновременно находиться в одном и том же квантовом состоянии. То есть вы не можете иметь два электрона, занимающих одно и то же пространство и выполняющих одну и ту же работу. Этим электрон похож на бессмертного Горца — он может быть только один.

Это называется принципом запрета Паули и относится ко всем фермионам, включая электроны. Таким способом атомы довольно эффективно защищаются от взаимного соприкосновения в пространстве.